[發明專利]一種雙編碼器式動態角度發生轉臺及使用方法

在審

• 申請號: 202011154674.9
• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112157635A
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 夏仰球;黃明;汪俊文;胡秋;李夢陽;唐強;劉興寶;米良
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: B25H1/14
• 分類號: B25H1/14;G01B11/26
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 林菲菲

本發明公開了一種雙編碼器式動態角度發生轉臺及使用方法，其技術方案要點是：包括同軸設置的底座、電機座、外殼、讀數頭座以及工作臺；電機座、外殼、讀數頭座的內部空腔轉動連接有芯軸，芯軸的頂端與工作臺固定連接，芯軸的底端同軸設置有直驅電機，直驅電機包括電機轉子和電機定子，電機轉子與芯軸底端固定套接，電機定子固定安裝在電機座內；芯軸的底端設有副編碼器；芯軸的頂端設有主編碼器。將主編碼器上置，分離了測量編碼器和控制編碼器，動態測角精度高，大的角剛度設計使其具有較強的抗傾覆力矩，可以高精度的動態生成角度、角速度、角加速度等，適用于陀螺儀、圓光柵、測角轉臺等角度測量或校準場合，具有廣泛的應用價值。

技術領域

本發明涉及超精密運動、超精密測量技術領域，更具體地說，它涉及一種雙編碼器式動態角度發生轉臺及使用方法。

背景技術

角度是最基本的幾何量之一，在幾乎所有的科技領域中都有應用，角度發生裝置作為角度的物理基準廣泛應用于制造、測量、軍事、航空航天等行業。隨著動態角度性能要求的出現，傳統的多棱體、多齒臺、分度盤等角度發生裝置早已不能滿足現代科學和技術工業發展的需求。

高精度角度發生轉臺是近年來發展起來的集光學、機械、電子、計算機等多學科尖端技術復合而成的新型角度發生裝置。目前，常規的轉臺基于單編碼器和驅動電機型式，驅動反饋與測量采用同一編碼器，且驅動電機與編碼器安裝距離較近，編碼器信號容易受到干擾，無法生成較高精度的動態角度。此外，常規轉臺無法實現隨動的供電和信號采集，結構上未考慮傾斜使用的情況，抗傾覆角剛度偏低，無法滿足陀螺儀等動態角度發生的需求。

因此，如何研究設計一種雙編碼器式動態角度發生轉臺及使用方法是我們目前急需解決的問題。

發明內容

為克服現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種雙編碼器式動態角度發生轉臺及使用方法。

本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的：

一種雙編碼器式動態角度發生轉臺，包括由下而上依次同軸設置的底座、電機座、外殼、讀數頭座以及供被測對象固定安裝的工作臺，底座、電機座、外殼、讀數頭座依次固定連接；電機座、外殼、讀數頭座的內部空腔轉動連接有芯軸，芯軸的頂端與工作臺固定連接，芯軸的底端同軸設置有直驅電機，直驅電機包括電機轉子和電機定子，電機轉子與芯軸底端固定套接，電機定子固定安裝在電機座內；芯軸的底端設有與直驅電機電性連接的副編碼器，副編碼器包括副光柵盤、副讀數頭，副光柵盤同軸設置在芯軸的底端，副讀數頭固定在底座的內表面；芯軸的頂端設有主編碼器，主編碼器包括主光柵盤、主讀數頭，主光柵盤同軸設置在芯軸的頂端，主讀數頭固定安裝在讀數頭座。

通過采用上述技術方案，將主編碼器與副編碼器獨立設置在芯軸的兩端，副編碼器與直驅電機組成驅使芯軸轉動的控制單元，可精準控制轉臺轉動，同時縮短主編碼器與工作臺的距離，避免因芯軸振蕩時兩端轉動情況不一致而導致測量的動態測角信號誤差較大情況發生，使得主編碼器輸出高精度的動態測角信號，從而使得與被測對象自身輸出的轉動數據對比校準誤差較小；此外，動態角度發生轉臺可根據需要傾斜放置使用，其使用場景不受限制，環境適應性強。

本發明進一步設置為：所述芯軸與底座之間設有滑環；滑環的固定部與底座固定連接，且與芯軸活動連接；滑環中位于固定部內的轉動部與芯軸固定連接，轉動部與固定部可相對圓周轉動；工作臺固定安裝有兩個隨動接口，芯軸內部沿自身軸線方向呈中空設置，隨動接口通過線纜穿過芯軸后與滑環的轉動部連接；其中一個隨動接口為向被測對象供電的電源端口，另一個隨動接口為供被測對象傳輸信號的信號接口。隨動接口、線纜以及同線纜連接的滑環的轉動部均與工作臺同步運動，可使轉臺實現全圓周角度工作。

本發明進一步設置為：所述芯軸外壁套設有位于外殼內的支承結構。支承結構可限制芯軸與外殼之間的相對振蕩，增強了轉臺的穩定性，從而提高了轉臺使用的精確度。