[發明專利]轉角識別儀、轉角誤差標定系統及方法

有效

• 申請號: 201710897404.9
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107702738B
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 于海;萬秋華;趙長海;盧新然;杜穎財
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G06K9/18;G06K9/20
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 趙勍毅

本發明提供了一種用于轉角誤差標定的轉角識別儀、轉角誤差標定系統及方法。本發明提供的轉角識別儀，包括：光源、光學成像鏡頭、圖像探測器、傳輸線和計算電路，所述光源與所述光學成像鏡頭相連接，光學成像鏡頭與所述圖像探測器相連接，所述傳輸線用于連接所述圖像探測器與所述計算電路，所述計算電路包括：編碼識別模塊、角度細分模塊、被標定角度輸入模塊和誤差比較模塊。本發明提供的用于轉角誤差標定的高精度、高分辨力轉角識別儀與標定刻盤配合，能夠輕易的實現較高分辨力和精度的誤差標定，并且具有標定過程簡單便捷等優點。

技術領域

本發明涉及光電位移精密測量技術領域，尤其涉及一種用于轉角誤差標定的高精度、高分辨力轉角識別儀、轉角誤差標定系統及方法。

背景技術

角位移測量設備(如光電編碼器)以其高精度、高分辨力，測量范圍廣，易于維護，使用可靠等優點，被廣泛應用于光電經緯儀，雷達，航空航天，機器人，數控機床，指揮儀和高精度閉環調速系統等諸多領域。

在生產研制高精度、高分辨力角位移測量設備時，需要對其誤差精度進行標定。傳統誤差標定裝置分為兩種，一種是采用高精度角度基準，通過比較法實現對被標定設備的誤差標定；另一種是采用多面棱體配合平行光管實現對轉角誤差的標定。根據研究可知，采用高精度角度基準比較法進行誤差標定時，角度基準的分辨力和精度需要大于被標定設備3倍以上，因此角度基準比較法大多適用于對中低精度的角位移測量設備的誤差標定。在對高精度角位移測量設備進行誤差標定時，大多采用多面棱體標定法。但是，受多面棱體標定原理所限，該方法只能實現與多面棱體面數相同數量位置點的誤差標定，不能實現更多轉角位置的誤差標定。

CN106482669A公開了一種采用雙線陣圖像探測器的角位移測量系統，該角位移測量系統主要包括主軸、光源、雙光學透鏡、光柵碼盤、雙線陣圖像探測器、數據采集電路、譯碼及角度細分電路，工作時主軸帶動光柵碼盤轉動，光源發出平行光源透過光柵碼盤通過光學透鏡映射到線陣圖像探測器成像，數據采集電路采集其中一個線陣圖像探測器數據并送入譯碼及細分電路進行處理得到初始角度數據，采集放置在碼盤對徑位置的另一個線陣圖像探測器數據實現對初始角度數據的誤差補償計算，并輸出所測量角度信息。CN106482669A公開的為角位移測量系統，其使用的光柵碼盤上的刻線等不能實現更多轉角位置的誤差標定。其為對光柵碼盤的圖案進行角度細分。

CN106989763A公開了一種圖像式光電編碼器的絕對式光柵碼盤，包括圓形底盤、粗碼識別碼道和精碼識別碼道，精碼識別碼道為位于圓形底盤的最外圈的圓形碼道；粗碼識別碼道為位于圓形碼盤的次外圈的、存在零位的圓周二進制碼道；對于n位絕對式光柵碼盤，粗碼識別碼道包括n個同一圓心不同半徑的、寬度相等的圓周形碼道和2n個識別位置，識別位置呈二進制格式變化；相鄰兩個圓周形碼道的徑向間距為預設值；精碼識別碼道包括2n條處于同一圓心同一半徑位置的、沿徑向刻劃的、均勻分布的、不刻劃零位的精碼識別刻線。其無法實現更多轉角位置的誤差標定。

發明內容

本發明旨在解決現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是為了解決現有的誤差標定設備實現高精度誤差標定時，不能實現高分辨力誤差標定，而提供了一種用于轉角誤差標定的高精度、高分辨力轉角識別儀。

第一方面，本發明提供了一種用于轉角誤差標定的轉角識別儀，所述轉角識別儀包括：光源、光學成像鏡頭、圖像探測器、傳輸線和計算電路，所述光源與所述光學成像鏡頭相連接，所述光學成像鏡頭與所述圖像探測器相連接，所述傳輸線用于連接所述圖像探測器與所述計算電路，所述計算電路包括：編碼識別模塊、角度細分模塊、被標定角度輸入模塊和誤差比較模塊。光源與鏡頭挨著，發光—反射—接收—成像。進一步優選地，光學成像鏡頭安裝在圖像探測器的前端，圖像經過光學鏡頭的匯聚，映射到圖像探測器上，實現成像。

在一些實施例中，所述圖像探測器采集到的圖像信息中包含：編碼刻線圖案、基準刻線圖案。