[發明專利]一種俯仰角高精度測量裝置及測量方法

在審

• 申請號: 201610016728.2
• 申請日: 2016-01-12
• 公開（公告）號: CN105486276A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 張于;王磊;張明志;眭瑞濤;馬遙;宋德強;李振
• 申請（專利權）人: 北京東方計量測試研究所
• 主分類號: G01C1/00
• 分類號: G01C1/00
• 代理公司: 北京市振邦律師事務所 11389
• 代理人: 李朝輝

技術領域

本發明屬于俯仰角度測量領域，具體地涉及二維高精度轉臺俯仰角度的 測量及其他高精度俯仰角度的測量。

該測量方法及測量裝置在二維精密轉臺的俯仰軸測量及需要高精度測量 俯仰角度的儀器、設備等領域具有廣泛的應用前景，使用此結構的測量儀器 使用方便，結構緊湊，便于實現自動化測試的同時具有很高測量精度及穩定 性。

背景技術

二維高精度轉臺被廣泛應用與航空、航天、機械制造、船舶重工等多個 領域，作為載體用作控制產品或產品部件做旋轉運動或俯仰運動，其運動精 度對生產制造、檢測、試驗等環節至關重要。二維高精度轉臺的工作臺面可 做水平方向旋轉運動和豎直方向的俯仰運動，對于二維轉臺的水平旋轉軸的 精度檢測，現有技術較為成熟，有多種方法，如自準直儀結合多面棱體測量 方法、激光干涉儀配合測角附件測回轉角法等。對于二維轉臺的俯仰角的高 精度測量則較為困難，尤其對于轉臺本身的俯仰軸軸本體不可見、無預留安 裝多面棱體位置的情況?，F行的通用測量俯仰角的方法是使用光學傾斜儀置 于工作臺臺面進行測量，目前常見的光學傾斜儀準確度最高的型號最大允許 誤差約為20＂，對于目前二維轉臺準確度越來越高的測量要求，光學傾斜儀 無論在準確度等級還是操作便利性都不能滿足目前二維轉臺俯仰角的測量要 求。另外，即使被測俯仰軸可以安裝多面棱體，受限于多面棱體目前常見的 最多面數也僅為36面(多面棱體面與面的法線夾角為10°)，對于轉臺俯仰 角常用且要求較高的小范圍(±10°)內的回轉精度檢測，使用傳統自準直 儀加多面棱體的檢測方法無法實現；若使用電子水平儀或其他測量俯仰角的 傳感器類測角儀器進行檢測，由于量程限制，其測角全行程的測量精度往往 滿足不了高精度二維轉臺的測量要求。

發明內容

本發明為了克服上述現有方法的缺點，提供一種基于多齒分度臺或角度 編碼器的俯仰角高精度測量方法，其通過多齒分度臺或角度編碼器提供標準 角度，使用水平儀或平面鏡與自準直儀組成的高精度測角系統測量偏差值， 進而測量出轉臺俯仰角移動角度的誤差；根據提出的測量方法發明了基于臥 式多齒分度臺或臥式角度編碼器和水平儀組成的測量裝置。此類測量方法及 相應的測量裝置能夠高精度的測量轉臺的俯仰角度，操作簡便，易于實施。 其優點如下：

1、本發明使用多齒分度臺或角度編碼器和水平儀作為角度測量的標準， 其組合起來的測量最大允許誤差可小于2″，可滿足精度指標要求在5″以內 的高精度二維轉臺俯仰角度的檢測工作。相比于測量的最大允許誤差約20″ 的現有技術，其精度更是有大幅度的提升。

2、本發明的基于臥式多齒分度臺或角度編碼器的二維轉臺俯仰角高精度 測量裝置，相比傳統的光學傾斜儀，測量精度高，操作簡便，便于實現數字 顯示及測量數據的數字化記錄、存儲及輸出，可與電控系統配合實現自動化 測試，對于超大、超高轉臺以及擁有氣浮軸承測量過程中不能施加外力的情 況下，亦或是高低溫真空等在人不易操作和記錄數據的環境下可實現自動測 量及數據輸出。

3、測量裝置具有附加補償用高精度電子水平儀用以補償轉臺整體擺動引 入的測量誤差，從而真正實現高精度測量；

4、測量裝置具有電控系統，可實現自動測試及結果記錄和輸出，測量過 程無需人員直接操作，可對超大、超高轉臺以及擁有氣浮軸承測量過程中不 能施加外力的轉臺，亦或是高低溫真空等在人不能進入操作的環境下使用；

5、測量裝置具有磁力固定裝置，安裝放置儀器簡單快捷；

6、測量裝置具有電子水平儀微調及鎖緊機構，保證測量過程中電子水平 儀工作在最佳測量范圍內。

本發明提供如下的裝置和測量方法：

一種轉臺俯仰軸測量裝置，其特征在于包括：多齒分度臺或角度編碼器 及測角裝置。

進一步地，測角裝置為置于多齒分度臺或角度編碼器上的水平儀；或置 于多齒分度臺多齒分度臺或角度編碼器上的平面鏡及自準直儀。

進一步地，多齒分度臺多齒分度臺或角度編碼器為臥式多齒分度臺多齒 分度臺或臥式角度編碼器，臥式多齒分度臺為整度數多齒分度臺或非整度數 多齒分度臺，臥式角度編碼器為高精度圓光柵角度傳感器或高精度碼盤角度 傳感器；水平儀為電子水平儀或機械水平儀；自準直儀為電子自準直儀或機 械自準直儀。

進一步地，多齒分度臺多齒分度臺或角度編碼器通過固定裝置固定到待 測轉臺臺面上。