[發明專利]基于分布式讀數頭的圓分度器件及測角誤差補償方法

有效

• 申請號: 201410502729.9
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104296643B
• 公開（公告）日: 2017-06-06
• 發明（設計）人: 周維虎;勞達寶;董登峰;張滋黎;紀榮祎;袁江;劉鑫;石冬
• 申請（專利權）人: 中國科學院光電研究院
• 主分類號: G01B5/24
• 分類號: G01B5/24
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種使用基于分布式讀數頭的圓分度器件進行測角誤差補償的方法，所述基于分布式讀數頭的圓分度器件包括沿著圓分度器件(7)圓周分布的六個讀數頭(1-6)，

其中，第一、第二、第三讀數頭(1、2、3)彼此間隔120°，將所述圓分度器件(7)的圓周三等分；以及

第一、第四、第五、第六讀數頭(1、4、5、6)依次間隔90°，將所述圓分度器件(7)的圓周四等分；

所述方法包括以下步驟：

步驟1，采用多面棱體結合自準直儀來對所述圓分度器件的測角誤差進行標定，得到誤差分布曲線；

步驟2，對誤差進行傅里葉分解，得到各階次諧波分量，具體步驟包括：

對于沿圓分度器件圓周均布的n個讀數頭，每一個讀數頭的讀數誤差通過各階諧波誤差的合成來表示，即：

${\mathrm{\Δ\θ}}_{\mathrm{\Σ}}=\underset{k=1}{\overset{m}{\Σ}}\frac{e_k}{R}\sin k\mathrm{\θ};$

式中，k為各階諧波的階次，e_k為各階諧波的幅值，θ為圓分度器件轉過的角度，R為圓分度器件的刻劃半徑，m為諧波階次的最大值；

當取n個讀數頭讀數的平均值作為讀數值時，對于k次諧波來說，讀數誤差表示為：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\θ}}_k=\frac{1}{n}\frac{e_k}{R}\{\sin k\mathrm{\θ}+\sin k(\mathrm{\θ}+\frac{2\mathrm{\π}}{n})+\sin k(\mathrm{\θ}+2\·\frac{2\mathrm{\π}}{n})+\\ \mathrm{...}+\sin k\[\mathrm{\θ}+(n-1)\·\left(\frac{2\mathrm{\π}}{n}\right)\]\}\end{array};$

通過展開化簡得到：

${\mathrm{\Δ\θ}}_k=\frac{1}{n}\frac{e_k}{R}\{{(-1)}^k\sin k\mathrm{\θ}\·\frac{cos(k/n)\mathrm{\π}\sin k\mathrm{\π}}{\sin (k/n)\mathrm{\π}}\};---\left(1\right)$

當k≠zn時，z為正整數，上式(1)中：

$\left|\frac{cos(k/n)\mathrm{\π}\·\sin k\mathrm{\π}}{sin(k/n)\mathrm{\π}}\right|=n;$

由此Δθ_k＝0；

步驟3，采用第一讀數頭(1)、第二讀數頭(2)、第三讀數頭(3)、第四讀數頭(4)、第五讀數頭(5)和第六讀數頭(6)同時進行測量，以消除十二階整數倍以外的所有諧波誤差，即：

$\begin{array}{c}{\mathrm{\Δ\θ}}_k^{n=6}={\mathrm{\Δ\θ}}_k^{n=3}\·{\mathrm{\Δ\θ}}_k^{n=4}\\ =\frac{1}{12}{\left\{\left(\frac{e_k}{R}\right){(-1)}^k\sin k\mathrm{\θ}\right\}}^2\·\{\frac{\cos (k/3)\mathrm{\π}\sin k\mathrm{\π}}{\sin (k/3)\mathrm{\π}}\·\frac{\cos (k/4)\mathrm{\π}\sin k\mathrm{\π}}{\sin (k/4)\mathrm{\π}}\}\end{array};$

當諧波階次k≠12z時，