專(zhuān)利名稱(chēng)：垂直度盤(pán)偏心校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種校正方法，尤其是涉及一種垂直度盤(pán)偏心校正方法。
背景技術(shù)：
電子全站儀和電子經(jīng)緯儀垂直度盤(pán)偏心會(huì)引起測(cè)量誤差，從而影響工程的測(cè)量精 度，因此度盤(pán)偏心的校正顯得非常重要。而在電子全站儀和電子經(jīng)緯儀的生產(chǎn)制造中，垂直 度盤(pán)的偏心是始終存在的，這是主要由于度盤(pán)膠合裝配誤差引起，其次橫軸軸系等機(jī)加工 加工誤差也會(huì)造成垂直度盤(pán)偏心現(xiàn)象。垂直度盤(pán)偏心在電子全站儀和電子經(jīng)緯儀的垂直角 度的表現(xiàn)體現(xiàn)在指標(biāo)差變化量項(xiàng)目上。理想的完美儀器其指標(biāo)差在各垂直位置指標(biāo)差均為 0，即盤(pán)左垂直角與盤(pán)右垂直角之和為360°。但在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)中，都會(huì)有一定誤差。因此 修正垂直角度讀數(shù)誤差提高垂直角度讀數(shù)精度的方法尤為重要，現(xiàn)大多數(shù)采用單讀數(shù)頭讀 書(shū)，但由于生產(chǎn)廠家裝配誤差造成垂直度盤(pán)偏心，同時(shí)又沒(méi)有修正方法，致使垂直角度產(chǎn)生 誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的現(xiàn)大多數(shù)采用單讀數(shù)頭讀書(shū)，但由于生產(chǎn)廠 家裝配誤差造成垂直度盤(pán)偏心，同時(shí)又沒(méi)有修正方法，致使垂直角度產(chǎn)生誤差等的技術(shù)問(wèn) 題；提供了一種針對(duì)生產(chǎn)廠家裝配誤差造成垂直度盤(pán)偏心，提供了一種修正方法，從而消除 垂直角度產(chǎn)生的誤差的垂直度盤(pán)偏心校正方法。本發(fā)明的上述技術(shù)問(wèn)題主要是通過(guò)下述技術(shù)方案得以解決的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，由信號(hào)接收器接收測(cè)量信號(hào)；所述的信號(hào)接收器針對(duì)測(cè)量裝置為相對(duì)編 碼器或者絕對(duì)編碼器，接收方法選擇執(zhí)行以下步驟1. 1或者步驟1. 2 步驟1. 1，若測(cè)量裝置為相對(duì)編碼器，信號(hào)接收器將相對(duì)編碼器的模擬信號(hào)方式轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號(hào)，并執(zhí)行步驟2;步驟1. 2，若測(cè)量裝置為絕對(duì)編碼器，信號(hào)接收器直接接收絕對(duì)編碼器的數(shù)字信 號(hào)，并執(zhí)行步驟2。步驟2，由信號(hào)比較器將步驟1中接收的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行差值比較；步驟3，由信號(hào)放大器將步驟2中完成比較后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行放大；步驟4，由角度測(cè)量信號(hào)器計(jì)算步驟1中測(cè)量信號(hào)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)值；步驟5，由信號(hào)修正器計(jì)算請(qǐng)寫(xiě)信號(hào)的斜率K值，并通過(guò)步驟4的測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 值將步驟3中的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行角度修正。在上述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，所述的步驟5中，所述的信號(hào)修正器對(duì)測(cè) 量信號(hào)進(jìn)行角度修正的具體方法針對(duì)采用讀數(shù)為雙讀數(shù)頭法或單讀數(shù)頭法選擇執(zhí)行步驟 5. 1或步驟5. 2 步驟5. 1，若讀數(shù)為雙讀數(shù)頭法，則采用雙讀數(shù)修正法。
步驟5. 2，若讀數(shù)為單讀數(shù)頭法，則采用一 K法或二 K法或兩端法或逐點(diǎn)修正法。在上述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，所述的一 K法是以Ktl 一個(gè)斜率值對(duì)該垂 直度盤(pán)的精度進(jìn)行修正，其中，所述的Ktl范圍為望遠(yuǎn)鏡以水平方向?yàn)?基準(zhǔn)的上下轉(zhuǎn)動(dòng)各 30°區(qū)間，即0 -30°或0 +30°。 在上述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，所述的所述的二 K法以K1 一個(gè)斜率值 對(duì)-30° 0段精度進(jìn)行修正，以K2—個(gè)斜率值對(duì)0 +30°段精度進(jìn)行修正，同時(shí)增加對(duì) 拐點(diǎn)0的判別，以確定傾斜點(diǎn)在K1段上還是在K2段上，若在K1段就要用K1修正；若在K2段 就要用K2修正。在上述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，所述的兩端法是先對(duì)垂直度盤(pán)-30°，即望 遠(yuǎn)鏡水平向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°處測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，再對(duì)垂直度盤(pán)+30°，即望遠(yuǎn)鏡水平向下 轉(zhuǎn)動(dòng)30°處測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，以這兩個(gè)點(diǎn)的垂直角度讀數(shù)值計(jì)算K ‘，然后用K ‘一個(gè) 斜率值對(duì)-30° +30°整段垂直度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)間即望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)60°的精度進(jìn)行修正。在上述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，所述的四段法是先對(duì)-30° +30°整段 范圍內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)15°測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，然后對(duì)各點(diǎn)的垂直度盤(pán)角度偏差的精度 進(jìn)行修正，即每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)都獲得一個(gè)K值。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)針對(duì)生產(chǎn)廠家裝配誤差造成垂直度盤(pán)偏心，提供了一 種修正方法，從而消除垂直角度產(chǎn)生的誤差。


附圖1是未修正的誤差曲線區(qū)間圖；附圖2是本發(fā)明的采用一 K修正法后針對(duì)圖1的測(cè)量誤差后的修正圖；附圖3是本發(fā)明的采用二 K修正法后針對(duì)圖1的測(cè)量誤差后的修正圖；附圖4是本發(fā)明的采用兩端修正法后針對(duì)圖1的測(cè)量誤差后的修正圖；附圖5是本發(fā)明的中的相對(duì)編碼器的主視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6是圖5的左視結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7是本發(fā)明的中的絕對(duì)編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖8是圖7的左視結(jié)構(gòu)示意具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。實(shí)施例一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，包括以下步驟步驟1，由信號(hào)接收器接收垂直度盤(pán)的讀數(shù)信號(hào)；所述的信號(hào)接收器針對(duì)讀數(shù)信 號(hào)為光電式的相對(duì)編碼器的模擬信號(hào)或絕對(duì)編碼器的數(shù)字信號(hào)，接收方法選擇執(zhí)行以下步 驟1. 1或者步驟1. 2 相對(duì)編碼器簡(jiǎn)單原理LED發(fā)光通過(guò)主付光柵產(chǎn)生有明暗效果的且有周期變化性質(zhì)的莫爾條紋，在光伏 電池接收器上安裝有四塊均差四分之一周期的光伏電池，按其性質(zhì)將其產(chǎn)生的信號(hào)分為 Cl，Si，C2，S2，每路信號(hào)振幅為A，B, C，D。
Cl = A*Cos θSl = B*Cos ( θ +90° ) = B*Sin θC2 = C*Cos( θ+180° )= _C*Cos θS2 = D*Cos ( θ +270° ) = _D*Sin θ一般情況下，光柵度盤(pán)上刻制有16200條光柵條紋，每個(gè)條紋占寬80〃，在一個(gè)周 期內(nèi)的角度將作80細(xì)分，這樣可以達(dá)到最小顯示1"。利用Cl和Sl來(lái)調(diào)整李沙育圖形，調(diào) 整振幅和相位使細(xì)分精度在一個(gè)周期內(nèi)達(dá)到要求。利用Cl，Si，C2，S2信號(hào)綜合處理，就能 得到光柵條紋脈沖數(shù)以及走向。如在原位置角度值顯示為0，轉(zhuǎn)動(dòng)停止后共數(shù)到100個(gè)脈沖 又四分之一脈沖周期，其角度則為2° 13' 20〃 +20〃 =2° 13' 40"之所以稱(chēng)之為相對(duì)編碼器，是因?yàn)樗钠鹗冀鞘遣淮_定的，需要設(shè)定，但它知道相 對(duì)于起始位置轉(zhuǎn)動(dòng)了多少角度。絕對(duì)編碼器簡(jiǎn)單原理LED發(fā)光通過(guò)絕對(duì)度盤(pán)產(chǎn)生條形碼，利用CCD進(jìn)行接收，它讀取的任意角度都是確 定的。所以稱(chēng)之為絕對(duì)編碼器。步驟1. 1，若測(cè)量信號(hào)為光電式的相對(duì)編碼器的模擬信號(hào)，信號(hào)接收器直接接收光 電信號(hào)，并執(zhí)行上述步驟2;步驟2，由信號(hào)比較器將步驟1中接收的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行差值比較；步驟3，由信號(hào)放大器將步驟2中完成比較后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行放大；步驟4，由角度測(cè)量信號(hào)器計(jì)算步驟1中測(cè)量信號(hào)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)值；步驟5，由信號(hào)修正器計(jì)算請(qǐng)寫(xiě)信號(hào)的斜率K值，并通過(guò)步驟4的測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) 值將步驟3中的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行角度修正。其中，垂直角度修正的具體方法采用雙讀數(shù)頭法或一K法或二K法或兩端法或四 段法。下面，詳細(xì)介紹一下修正方法的具體步驟一、雙讀數(shù)頭法采用雙讀數(shù)頭法，即在垂直度盤(pán)讀數(shù)中線的上下部位(或左右部位)各裝上一個(gè) 讀數(shù)頭，分別讀取上下(或左右部位)角度的讀數(shù)值，將它們的數(shù)加起來(lái)再除以2，我們就可 以得到一個(gè)準(zhǔn)確的垂直角度α，即α = ( α 1+ α 2) /2 = ( β + θ 1+β - θ 2)/2 = β這樣垂直角讀數(shù)值與望遠(yuǎn)鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)值相等，最大地提升了電子全站儀和電 子經(jīng)緯儀垂直角度精度。這種方法是需要有兩個(gè)垂直讀數(shù)頭系統(tǒng)，成本有所提高。為了節(jié)省成本，可以采用單讀數(shù)頭。但在單讀數(shù)頭垂直角度系統(tǒng)中，沒(méi)有誤差的相 互抵消項(xiàng)，因此要提高精度，需要要修正方法。具體如下二、一 K 法— K法是以Ktl 一個(gè)斜率值對(duì)該垂直度盤(pán)的精度進(jìn)行修正，其中，所述的Ktl范圍為望遠(yuǎn)鏡以水平方向?yàn)?基準(zhǔn)的上下轉(zhuǎn)動(dòng)各30°區(qū)間，S卩0 -30°或0 +30°。圖1為誤差曲線區(qū)間圖，這段誤差曲線是屬于“C”形狀的。對(duì)B、C、D平行光管分 別測(cè)量指標(biāo)差，將B平行光管的指標(biāo)差設(shè)為0后，再分別測(cè)量C、D平行光管分別測(cè)量指標(biāo)差，計(jì)算一個(gè)最接近的修正斜率K，將其輸入到測(cè)量程序中，對(duì)垂直角進(jìn)行修正。圖2為測(cè)量 誤差后的修正圖。一般情況，在水平方向指標(biāo)差設(shè)為O后，上下光管C和D的指標(biāo)差會(huì)出現(xiàn) 一個(gè)正另一個(gè)負(fù)的情況(正負(fù)數(shù)值不一定相等)，類(lèi)似蹺蹺板，B光管為支點(diǎn)。圖2表明，在 60°區(qū)間內(nèi)的讀數(shù)誤差曲線是“C型”的形狀通過(guò)修正指標(biāo)差的變化量會(huì)有所減小，也就是 說(shuō)對(duì)于工程測(cè)量，測(cè)量誤差變小，使儀器誤差超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)不太多的都能符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定范 圍。三、二K 法二 K法以K1 一個(gè)斜率值對(duì)-30° 0段精度進(jìn)行修正，以K2 —個(gè)斜率值對(duì)0 +30°段精度進(jìn)行修正，同時(shí)增加對(duì)拐點(diǎn)的判別，以確定傾斜點(diǎn)在K1段上還是在K2段上，若 在K1段就要用K1修正；若在K2段就要用K2修正。在一般情況下，度盤(pán)偏心位置是隨機(jī)的， 它可能出現(xiàn)在各個(gè)方向。存在ξ的起始角度，使得60°有效觀察區(qū)間讀數(shù)誤差在余弦波 的哪一段不能十分 確定，同樣的度盤(pán)偏心量由于偏心方向不同，對(duì)讀數(shù)的誤差是不同的。望 遠(yuǎn)鏡向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°觀察C平行光管和望遠(yuǎn)鏡向下轉(zhuǎn)動(dòng)30°觀察D平行光管總共60°區(qū)間 內(nèi)的讀數(shù)誤差曲線存在“C型”還是“S型”的形狀兩種可能。若這段誤差曲線是“C型”形 狀的，一 K法是有效修正的，但如果這段誤差曲線是“S”形狀的，一 K法是無(wú)法正確修正的。 如圖3，通過(guò)修正指標(biāo)差的變化量明顯減小，也就是說(shuō)對(duì)于工程測(cè)量，測(cè)量誤差變得很小，使 誤差超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)較多的儀器，通過(guò)修正都能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定合格的范圍。四、兩端法兩端法是先對(duì)-30° 0段測(cè)定角度值，再對(duì)0 +30°段測(cè)定角度值，以這兩個(gè) 點(diǎn)的角度值計(jì)算K ‘，然后用K ‘一個(gè)斜率值對(duì)-30° +30°整段角度進(jìn)行修正，如圖4，通 過(guò)修正后，指標(biāo)差的變化量有所減小，也就是說(shuō)對(duì)于工程測(cè)量，測(cè)量誤差變得較小，使誤差 超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)較不太多的儀器，通過(guò)修正也能符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定合格的范圍，這種方法 在60°區(qū)間內(nèi)的讀數(shù)誤差曲線不管是“C型”還是“S型”的形狀都是有效的。五、四段法四段法修正是先對(duì)-30° +30°整段范圍內(nèi)，望遠(yuǎn)鏡每轉(zhuǎn)動(dòng)15°測(cè)定垂直角度 讀數(shù)值，然后對(duì)各點(diǎn)的垂直度盤(pán)角度偏差的精度進(jìn)行修正，即每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)都獲得一個(gè)K 值。對(duì)B、C、D、Ε、F五根平行光管分別測(cè)量指標(biāo)差，將B平行光管的指標(biāo)差設(shè)為0后，再分 別測(cè)量C、D、E、F平行光管分別測(cè)量指標(biāo)差，每相鄰15°平行光管作為一個(gè)區(qū)間，這樣分別 計(jì)算四個(gè)區(qū)間的修正斜率Ki，然后將各區(qū)間的修正斜率Ki輸入到測(cè)量程序中，對(duì)垂直角進(jìn) 行修正。這樣的修正在單讀數(shù)頭誤差修正中更好。但工作量大，且程序復(fù)雜。修正方法中，首先考慮用雙讀數(shù)頭法，當(dāng)儀器只裝單讀數(shù)頭，優(yōu)先采用二 K法修 正，其次考慮用兩端法修正。在用單讀數(shù)頭修正方法時(shí)，程序中必須要有B平行光管的水平 位置判斷程序，因?yàn)樾拚且运鼮閰⒖计鹗键c(diǎn)的，程序首先要要確保儀器在水平位置的指 標(biāo)差要小(必須小于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求)最好為0，在此基礎(chǔ)上，才能作望遠(yuǎn)鏡向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°到 望遠(yuǎn)鏡向下轉(zhuǎn)動(dòng)30°共60°區(qū)間內(nèi)的指標(biāo)差變動(dòng)誤差的修正。以下有四種誤差修正方法本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替 代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，由信號(hào)接收器接收測(cè)量信號(hào)；所述的信號(hào)接收器針對(duì)測(cè)量裝置為相對(duì)編碼器 或者絕對(duì)編碼器，接收方法選擇執(zhí)行以下步驟1. 1或者步驟1. 2 步驟1. 1，若測(cè)量裝置為相對(duì)編碼器，信號(hào)接收器將相對(duì)編碼器的模擬信號(hào)方式轉(zhuǎn)換為 數(shù)字信號(hào)，并執(zhí)行步驟2;步驟1. 2，若測(cè)量裝置為絕對(duì)編碼器，信號(hào)接收器直接接收絕對(duì)編碼器的數(shù)字信號(hào)，并 執(zhí)行步驟2。步驟2，由信號(hào)比較器將步驟1中接收的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行差值比較；步驟3，由信號(hào)放大器將步驟2中完成比較后的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行放大；步驟4，由角度測(cè)量信號(hào)器計(jì)算步驟1中測(cè)量信號(hào)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)角度對(duì)應(yīng)的信號(hào)值；步驟5，由信號(hào)修正器計(jì)算請(qǐng)寫(xiě)信號(hào)的斜率K值，并通過(guò)步驟4的測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)值將 步驟3中的測(cè)量信號(hào)進(jìn)行角度修正。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，所述的步驟5中， 所述的信號(hào)修正器對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行角度修正的具體方法針對(duì)采用讀數(shù)為雙讀數(shù)頭法或單 讀數(shù)頭法選擇執(zhí)行步驟5. 1或步驟5. 2 步驟5. 1，若讀數(shù)為雙讀數(shù)頭法，則采用雙讀數(shù)修正法。步驟5. 2，若讀數(shù)為單讀數(shù)頭法，則采用一 K法或二 K法或兩端法或逐點(diǎn)修正法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有修正功能的角度補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的一K 法是以Ktl 一個(gè)斜率值對(duì)該垂直度盤(pán)的精度進(jìn)行修正，其中，所述的Kci范圍為望遠(yuǎn)鏡以水平 方向?yàn)?基準(zhǔn)的上下轉(zhuǎn)動(dòng)各30°區(qū)間，S卩0 -30°或0 +30°。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，所述的所述的二K 法以K1 一個(gè)斜率值對(duì)-30° 0段精度進(jìn)行修正，以K2—個(gè)斜率值對(duì)0 +30°段精度進(jìn) 行修正，同時(shí)增加對(duì)拐點(diǎn)0的判別，以確定傾斜點(diǎn)在K1段上還是在K2段上，若在K1段就要 用K1修正；若在K2段就要用K2修正。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，所述的兩端法是 先對(duì)垂直度盤(pán)-30°，即望遠(yuǎn)鏡水平向上轉(zhuǎn)動(dòng)30°處測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，再對(duì)垂直度盤(pán) +30°，即望遠(yuǎn)鏡水平向下轉(zhuǎn)動(dòng)30°處測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，以這兩個(gè)點(diǎn)的垂直角度讀數(shù)值 計(jì)算K ‘，然后用K ‘一個(gè)斜率值對(duì)-30° +30°整段垂直度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)區(qū)間即望遠(yuǎn)鏡轉(zhuǎn)60° 的精度進(jìn)行修正。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種垂直度盤(pán)偏心校正方法，其特征在于，所述的四段法是 先對(duì)-30° +30°整段范圍內(nèi)，每轉(zhuǎn)動(dòng)15°測(cè)定垂直角度讀數(shù)值，然后對(duì)各點(diǎn)的垂直度盤(pán) 角度偏差的精度進(jìn)行修正，即每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)都獲得一個(gè)K值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種校正方法，尤其是涉及一種垂直度盤(pán)偏心校正方法。本發(fā)明是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)雙讀數(shù)頭或單讀數(shù)來(lái)讀數(shù)，但都沒(méi)有運(yùn)用修正方法進(jìn)行進(jìn)一步的修正，從而提出一K法、二K法、兩端法、四段法對(duì)讀數(shù)進(jìn)行修正。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)針對(duì)生產(chǎn)廠家裝配誤差造成垂直度盤(pán)偏心，提供了一種修正方法，從而消除垂直角度產(chǎn)生的誤差。
文檔編號(hào)G01C1/00GK102128636SQ20101060002
公開(kāi)日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2010年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月22日
發(fā)明者王四明 申請(qǐng)人:王四明