[發(fā)明專利]基于激光陀螺的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410552578.8
• 申請日: 2014-10-17
• 公開（公告）號: CN104316081A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝元平;龍興武;羅暉;金世龍;胡紹民;于旭東;魏國;張鵬飛;李耿
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00
• 代理公司: 長沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)臺分度誤差的檢測方法，特別涉及一種采用激光陀螺對轉(zhuǎn)臺分度誤差進(jìn)行檢測的方法。

背景技術(shù)

精密轉(zhuǎn)臺是航空、航天、航海、計量等領(lǐng)域不可缺少的重要設(shè)備，常用作慣性系統(tǒng)或慣性儀表等精密儀器的性能測試、誤差標(biāo)定、仿真研究和工作平臺，其分度精度直接影響系統(tǒng)或儀表的精度。在工業(yè)生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)臺或回轉(zhuǎn)軸是多軸數(shù)控機床不可或缺的關(guān)鍵性部件，對機床加工精度影響巨大。因此，轉(zhuǎn)臺角位置精度測量是精密轉(zhuǎn)臺研制、生產(chǎn)和使用中一項必不可少的工作。同時，對于一些絕對角位置精度較低而重復(fù)性較高的轉(zhuǎn)臺(例如，內(nèi)部集成了角度編碼器、軸承的一體化電機與工作臺面構(gòu)成的低成本轉(zhuǎn)臺)，通過分度誤差檢測和誤差補償?shù)姆椒梢杂行У靥岣咿D(zhuǎn)臺的精度，以較低的成本達(dá)到較高的精度要求。

對轉(zhuǎn)臺角位置檢測精度要求較高時，通常采用光電自準(zhǔn)直儀(或激光干涉儀)與多面棱體配合，光電自準(zhǔn)直儀(或激光干涉儀)與反射鏡、多齒分度臺配合進(jìn)行檢測。這些方法往往存在系統(tǒng)復(fù)雜、安裝調(diào)整困難、對測試環(huán)境要求較高等缺點，且只能標(biāo)校由多面棱體或多齒分度臺確定的固定角度。

因此，尋找可對轉(zhuǎn)臺任意角位置進(jìn)行檢測、檢測精度高、操作簡單、適用范圍廣的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員極為關(guān)注的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可檢測轉(zhuǎn)臺任意角位置、檢測精度高、操作簡單、適用范圍廣的基于激光陀螺的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明而采用的技術(shù)解決方案是：一種基于激光陀螺的轉(zhuǎn)臺分度誤差檢測方法，包括下述步驟：

(1)將激光陀螺安裝到被檢轉(zhuǎn)臺上，使激光陀螺敏感軸與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)軸線基本平行，激光陀螺工作，每1/N_s秒記錄一次激光陀螺輸出脈沖增量；

(2)轉(zhuǎn)臺由零位正向轉(zhuǎn)動M整周，截取所記錄數(shù)據(jù)中的連續(xù)K點數(shù)據(jù)并累加得到該段數(shù)據(jù)所屬時間間隔內(nèi)激光陀螺總輸出脈沖數(shù)N₀₊，截取的K點數(shù)據(jù)包含轉(zhuǎn)臺正轉(zhuǎn)期間和正轉(zhuǎn)前、后各K2、K1、K3點數(shù)據(jù)；

轉(zhuǎn)臺反向轉(zhuǎn)動M整周回到零位，截取所記錄數(shù)據(jù)中的連續(xù)K點數(shù)據(jù)并累加得到該段數(shù)據(jù)所屬時間間隔內(nèi)激光陀螺總輸出脈沖數(shù)N_0-，截取的K點數(shù)據(jù)包含轉(zhuǎn)臺反轉(zhuǎn)期間和反轉(zhuǎn)前、后各K5、K4、K6點數(shù)據(jù)；

其中K1～K6、K取值滿足：截取的K點數(shù)據(jù)的起始點與結(jié)束點均對應(yīng)轉(zhuǎn)臺靜止?fàn)顟B(tài)；K1+K2+K3＝K4+K5+K6＝K；

(3)轉(zhuǎn)臺由零位正向轉(zhuǎn)動到待測角度θ_i，截取所記錄數(shù)據(jù)中的連續(xù)K’點數(shù)據(jù)并累加得到該段數(shù)據(jù)所屬時間間隔內(nèi)激光陀螺總輸出脈沖數(shù)N_i+，截取的K’點數(shù)據(jù)包含轉(zhuǎn)臺正轉(zhuǎn)期間和正轉(zhuǎn)前、后各K2’、K1’、K3’點數(shù)據(jù)；

轉(zhuǎn)臺反向轉(zhuǎn)動角度θ_i回到零位，截取所記錄數(shù)據(jù)中的連續(xù)K’點數(shù)據(jù)并累加得到該段數(shù)據(jù)所屬時間間隔內(nèi)激光陀螺總輸出脈沖數(shù)N_i-，截取的K’點數(shù)據(jù)包含轉(zhuǎn)臺反轉(zhuǎn)期間和反轉(zhuǎn)前、后各K5’、K4’、K6’點數(shù)據(jù)；

其中K1’～K6’、K’取值滿足：截取的K’點數(shù)據(jù)的起始點與結(jié)束點均對應(yīng)轉(zhuǎn)臺靜止?fàn)顟B(tài)；K1’+K2’+K3’＝K4’+K5’+K6’＝K’；

(4)根據(jù)下式計算被檢轉(zhuǎn)臺角位置θ_i處的分度誤差為：

Δθ_i＝360·M·(N_i+-N_i-)(N₀₊-N_0-)-θ_i(°)。

本發(fā)明還可以包括步驟(5)：改變待測角度θ_i，重復(fù)步驟(3)～(4)，直至轉(zhuǎn)臺所有待測角度檢測完畢。

作為進(jìn)一步的改進(jìn)，激光陀螺敏感軸與轉(zhuǎn)臺回轉(zhuǎn)軸線二者夾角小于1^°。

本發(fā)明可以采用脈沖記錄裝置記錄激光陀螺輸出脈沖增量，被檢轉(zhuǎn)臺工作于角位置模式。

在上述方法中，轉(zhuǎn)臺由零位正向轉(zhuǎn)動到某個待測角度以及由該位置反向回到零位的時間相等或接近。

作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)臺角速率為10～100°/s。優(yōu)選采用零偏穩(wěn)定性優(yōu)于0.01°/h的激光陀螺。優(yōu)選N_s為1～10的整數(shù)，M為＞1的整數(shù)。

作為優(yōu)選，取值上使K1和K6相接近，K3和K4相接近，K1’和K6’相接近，K3’和K4’相接近。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)原理簡單，檢測精度高；