基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件及測角誤差補償方法
【專利摘要】一種基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件，包括沿著圓分度器件7圓周分布的六個讀數(shù)頭1-6，其中，第一、第二、第三讀數(shù)頭1、2、3彼此間隔120°，將所述圓分度器件7的圓周三等分；以及第一、第四、第五、第六讀數(shù)頭1、4、5、6依次間隔90°，將所述圓分度器件7的圓周四等分。以及一種基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件的測角誤差補償方法。本發(fā)明的圓分度器件設(shè)計簡潔、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于調(diào)節(jié)、使用方便、成本低廉，具有顯著的經(jīng)濟效應(yīng)。本發(fā)明的方法采用分布式讀數(shù)頭來消除更多階次諧波誤差，提高了圓分度器件的測角精度。
【專利說明】基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件及測角誤差補償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及儀器測量和校準領(lǐng)域，尤其是一種基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件及 測角誤差補償方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 圓分度器件主要包括多齒分度臺，多面棱體等角度標準測量件，用于角度的測量 及標定其他測角器件。
[0003] 目前國內(nèi)外在高精度的圓分度器件測角誤差補償方面，廣泛采用多讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)， 利用多讀數(shù)頭的平均讀數(shù)原理，可以消除安裝偏心、刻線誤差等對讀數(shù)精度的影響。有采用 雙頭均布讀數(shù)的圓分度器件，基于誤差諧波分析，來消除偏心引起的一階正弦誤差，進行測 角誤差補償；有采用四頭均布讀數(shù)來消除安裝傾斜引起的二階諧波誤差，進行測角誤差補 償；甚至采用更多的讀數(shù)頭來進一步進行誤差補償。對研究讀數(shù)頭的數(shù)量以及分布情況顯 得比較單一，消除的諧波誤差階次也是單調(diào)的。普遍采用均布式分布，并且有時讀數(shù)頭顯得 數(shù)量偏多，造成測角系統(tǒng)的成本高，結(jié)構(gòu)體系繁瑣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，本發(fā)明基于上述技術(shù)背景提出了一種采用非均勻分布、奇數(shù)頭和偶數(shù) 頭相結(jié)合的基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件及測角誤差補償方法，以消除更多階次誤差， 提高圓分度器件的測角精度。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，作為本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提出了一種基于分布式讀數(shù) 頭的圓分度器件，包括：
[0006] 沿著圓分度器件7圓周分布的六個讀數(shù)頭1-6，
[0007] 其中，第一、第二、第三讀數(shù)頭1、2、3彼此間隔120°，將所述圓分度器件7的圓周 三等分；以及
[0008] 第一、第四、第五、第六讀數(shù)頭1、4、5、6依次間隔90°，將所述圓分度器件7的圓周 四等分。
[0009] 其中，當采用所述第一讀數(shù)頭1、第二讀數(shù)頭2、第三讀數(shù)頭3、第四讀數(shù)頭4、第五 讀數(shù)頭5和第六讀數(shù)頭6同時進行測量時，能夠消除十二階整數(shù)倍以外的所有諧波誤差。 [0010] 作為本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提出了一種使用如上所述基于分布式讀數(shù)頭的 圓分度器件進行測角誤差補償?shù)姆椒?，包括以下步驟：
[0011] 采用多面棱體結(jié)合自準直儀來對所述圓分度器件的測角誤差進行標定，得到誤差 分布曲線；
[0012] 對誤差進行傅里葉分解，得到各階次諧波分量；
[0013] 采用第一讀數(shù)頭1、第二讀數(shù)頭2和第三讀數(shù)頭3、第四讀數(shù)頭4、第五讀數(shù)頭5和 第六讀數(shù)頭6進行測量，以消除十二階整數(shù)倍以外的所有諧波誤差。
[0014] 通過上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的方法采用分布式讀數(shù)頭來消除更多階次諧波誤 差，可以通過采用更少的讀數(shù)頭來實現(xiàn)更高階次的諧波誤差消除，提高了圓分度器件的測 角精度。本發(fā)明的基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件設(shè)計簡潔、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、易于調(diào)節(jié)、 使用方便、成本低廉，具有顯著的經(jīng)濟效應(yīng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的基于多讀數(shù)頭的圓分度器件的分布式讀數(shù)頭位置排布示意圖；
[0016] 圖2是不同讀數(shù)頭可消除的諧波誤差階數(shù)的原理示意圖；
[0017] 其中，附圖標記1-6 :讀數(shù)頭；7 :圓分度器件。

【具體實施方式】
[0018] 為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的基于多讀數(shù)頭的圓分度器件包括沿著圓分度器件7圓周分 布的六個讀數(shù)頭1-6,其中第一?第三讀數(shù)頭1、2、3逆時針順次排列，彼此間隔120°，將整 個圓周三等分；而第一、第四?第六讀數(shù)頭1、4、5、6逆時針順次排列，彼此間隔90°，將整 個圓周四等分。由此，本發(fā)明的基于多讀數(shù)頭的圓分度器件既可以實現(xiàn)三讀數(shù)頭的測量，也 可以實現(xiàn)四讀數(shù)頭的測量，還可以實現(xiàn)六讀數(shù)頭的測量。
[0020] 本發(fā)明主要涉及一種基于多讀數(shù)頭的圓分度器件角度測量誤差消除方法，包括以 下步驟：
[0021] 首先采用多面棱體結(jié)合自準直儀來對圓分度器件的測角誤差進行標定，得到誤差 分布曲線；對誤差進行傅里葉分解，得到各階次諧波分量。
[0022] 假設(shè)沿圓分度器件圓周均布η個讀數(shù)頭，因為圓分度器件測角誤差是以2π為 基本周期的周期函數(shù)，所以一個讀數(shù)頭的讀數(shù)誤差可以用由各階諧波誤差的合成來表示， 即：
[0023]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件，包括： 沿著圓分度器件（7)圓周分布的六個讀數(shù)頭（1-6)， 其中，第一、第二、第三讀數(shù)頭（1、2、3)彼此間隔120°，將所述圓分度器件（7)的圓周 三等分；以及 第一、第四、第五、第六讀數(shù)頭（1、4、5、6)依次間隔90°，將所述圓分度器件（7)的圓周 四等分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件，其中當采用所述第一讀數(shù) 頭（1)、第二讀數(shù)頭（2)、第三讀數(shù)頭（3)、第四讀數(shù)頭（4)、第五讀數(shù)頭（5)和第六讀數(shù)頭 (6)同時進行測量時，能夠消除十二階整數(shù)倍以外的所有諧波誤差。
3. -種使用如權(quán)利要求1所述的基于分布式讀數(shù)頭的圓分度器件進行測角誤差補償 的方法，包括以下步驟： 采用多面棱體結(jié)合自準直儀來對所述圓分度器件的測角誤差進行標定，得到誤差分布 曲線； 對誤差進行傅里葉分解，得到各階次諧波分量； 采用第一讀數(shù)頭（1)、第二讀數(shù)頭（2)、第三讀數(shù)頭（3)、第四讀數(shù)頭（4)、第五讀數(shù)頭 (5)和第六讀數(shù)頭￠)同時進行測量，以消除十二階整數(shù)倍以外的所有諧波誤差。
【文檔編號】G01B5/24GK104296643SQ201410502729
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月26日
【發(fā)明者】周維虎, 勞達寶, 董登峰, 張滋黎, 紀榮祎, 袁江, 劉鑫, 石冬 申請人:中國科學(xué)院光電研究院