专利名称：一种迴转体的重复角定位方法
技术领域：
本发明涉及一种迴转体的重复角定位方法，该方法用于对旋转构件的旋转位置的重复角定位。
背景技术：
中国专利02132801.3公开了一种柱面光栅轴角干涉式编码器，属于光电测量技术领域中用于测量角位移的编码器。本发明要解决的技术问题是在圆柱面上提取高分辨力的角位移信息。解决技术问题的技术方案是圆柱面采用圆柱面光栅，光源采用半导体激光器，利用两个反射棱镜反射衍射光干涉，通过三个分束器裂相提取角位移信息。本发明是由角运动部分和读数部分组成的，在角运动部分中，圆柱面光栅同心套装在主轴上，随主轴转动，读数部分采用激光光源和反射棱镜以及分束器等无接触结构。该编码器结构紧凑、体积小、分辩高，具有广泛应用前景。但是，该发明的精度较低，无法进行高精度测量和重复角定位，因此，需要提出一种迴转体的重复角定位方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种迴转体的重复角定位方法，该方法利用一个光学系统将一个迴转构件到达一个预定旋转位置时产生的很小的摆角进行放大，并把该摆角的变化转换成直线性的位移，然后进行间接的测量。
本发明的目的是由下述技术方案实现的一种迴转体的重复角定位方法，有一个迴转体，该迴转体的轴心线与旋转中心线重合，在所述迴转体的测量端面上设置一个随动反射镜，该随动反射镜反射平面穿过所述迴转体的轴心线并且与该轴心线平行，所述随动反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线正交，有一个固定反射镜与所述随动反射镜对应设置，该固定反射镜设置在随动反射镜的回转平面上，所述固定反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线垂直，在所述固定反射镜外的一侧设置一个测量光源，该测量光源与固定反射镜的入射角为一小入射角，在所述固定反射镜外的另一侧设置一个光信号接收器和信号处理器，当所述迴转体以周期性的转动方式旋转时，启动测量光源发出测量光信号，该光信号通过固定反射镜发射到随动反射镜上，经过多次反射后的光信号到达光信号接收器形成位移测量信号，通过信号处理器将所述位移测量信号测出，输出角定位信息值。
本发明与已有技术相比具有如下优点1、使用本发明可以把一个微小的角度变化变成可以易于测量的较大的光点位移，提高了重复角定位精度。
以下结合附图及实施例对本发明的方法作进一步说明。
图1、本发明的平行反射原理示意2、本发明的随动反射原理示意3、本发明的光信号接收器示意4、本发明的信号处理器示意图具体实施方式
实施例一一种迴转体的重复角定位方法，有一个迴转体，该迴转体应当安装在一个机架上，可以在机架上依靠驱动电机连续转动，该迴转体的轴心线与旋转中心线重合，在所述迴转体的测量端面上设置一个随动反射镜，该随动反射镜的反射平面穿过所述迴转体的轴心线并且与该轴心线平行，所述随动反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线正交，有一个固定反射镜与所述随动反射镜对应设置，该固定反射镜设置在随动反射镜的回转平面上，所述固定反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线垂直，在所述固定反射镜外的一侧设置一个测量光源，该测量光源可以是一个准直光光源，例如激光光源。该测量光源与固定反射镜的入射角为一小入射角，该入射角的角度值可根据反射次数进行调整，反射次数越多，入射角越小，反之，入射角较大。在所述固定反射镜外的另一侧设置一个光信号接收器和信号处理器，当所述迴转体以周期性的转动方式旋转时，启动测量光源发出测量光信号，该光信号通过固定反射镜发射到随动反射镜上，经过多次反射后的光信号到达光信号接收器形成位移测量信号，通过信号处理器将所述位移测量信号测出，输出角定位信息值。
为了较好的理解本发明，在此对本发明作一个原理性的说明，参见图1，我们使用一束激光3在两块固定反射镜1中间进行多次反射，设定两块固定反射镜是相互平行的平面反射镜(夹角为零)。该激光的每一次反射的入射角、反射角都相同(和初始入射角一致)。参见图2，我们把其中一块反射镜固定下来，设为固定反射镜1，把另一块反射镜安装在一个迴转体上，设定为随动反射镜2，在迴转体进行旋转的过程中，固定反射镜和随动反射镜之间的夹角是在不断变化的，它表示了随动反射镜与固定反射镜之间的一种相对位置。当一束激光射入时，每经过一次镜面的反射其入射角会增加一个α角(α角表示随动反射镜与固定反射镜之间的夹角)。于是，在经过N次反射以后，从两个反射镜射出的出射光线已和入射光之间成Nα的夹角，表示经此处理后摆动角已经被有效地放大了。
但是，我们往往不直接测量其角度变化，如果我们用测量出射光的光点位移的方法来判断角度的摆动时即可以下述公式计算(在小的摆角时可以近似)ΔL∝R*Δα*(1+2+......+N)ΔL-光点的位移；Δα-随动反射镜与固定反射镜间夹角的变化；R-随动反射镜与固定反射镜间的平均距离；N-光的反射次数。
参见图3，本发明使用的光信号接收器包括一块挡板5，其上开设两个狭缝4，该狭缝的间距3-5毫米(该狭缝的间距应当小于输出光斑的直径)，每个狭缝宽度约0.1毫米，在挡板后面对应狭缝的位置设置两个光电二极管A、B，参见图4，本发明使用的信号处理器由前置放大器A1、前置放大器B1、比较电路C、选通电路D、与门电路E组成。两个光电二极管A、B与前置放大器A1、前置放大器B1对应信号连接。
当一束经过本发明所述的两个反射镜射出的出射光(光信号)6经过光信号接收器的两个狭缝时，该出射光形成的光斑在同一时间照射到两个狭缝上，并通过狭缝照射到光电二极管A、B上，由于每个狭缝与光斑的相对位置在不断变化，两个光电二极管接收到的光信号强度也会有所不同，由此产生的电信号强度也会有所不同。该电信号分别送入两个与其对应的前置放大器，经信号放大后再送入比较电路C。随着光斑位置的变化，光电二极管A和光电二极管B产生的电信号强度将从A＞B经A＝B状态进入A＜B(或相反A＜B，A＝B，A＞B)，由此，比较电路C的输出端将会出现电平的正跳变或副跳变，为确保此跳变是我们所需的，只有当两个光电二极管上同时出现光照时跳变才是有效的(位移测量信号)，电脉冲的跳变沿在每回转一周时是可重复的，此时我们只要检测到此跳变沿即可确定角度的重复位置(即迴转体的重复角定位)。
权利要求
1.一种迴转体的重复角定位方法，其特征在于有一个迴转体，该迴转体的轴心线与旋转中心线重合，在所述迴转体的测量端面上设置一个随动反射镜，该随动反射镜反射平面穿过所述迴转体的轴心线并且与该轴心线平行，所述随动反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线正交，有一个固定反射镜与所述随动反射镜对应设置，该固定反射镜设置在随动反射镜的回转平面上，所述固定反射镜面的法线与所述迴转体的轴心线垂直，在所述固定反射镜外的一侧设置一个测量光源，该测量光源与固定反射镜的入射角为一小入射角，在所述固定反射镜外的另一侧设置一个光信号接收器和信号处理器，当所述迴转体以周期性的转动方式旋转时，启动测量光源发出测量光信号，该光信号通过固定反射镜发射到随动反射镜上，经过多次反射后的光信号到达光信号接收器形成位移测量信号，通过信号处理器将所述位移测量信号测出，输出角定位信息值。
2.根据权利要求1所述的迴转体的重复角定位方法，其特征在于所述测量光源与固定反射镜的入射角为一小入射角，该入射角的角度值可根据反射次数进行调整。
3.根据权利要求1所述的迴转体的重复角定位方法，其特征在于所述测量光源是一个准直光光源。
全文摘要
本发明涉及一种迴转体的重复角定位方法，有一个迴转体，在所述迴转体的测量端面上设置一个随动反射镜，该随动反射镜反射平面穿过所述迴转体的轴心线并且与该轴心线平行，有一个固定反射镜与所述随动反射镜对应设置，在所述固定反射镜外的一侧设置一个测量光源，在所述固定反射镜外的另一侧设置一个光信号接收器和信号处理器，当所述迴转体以周期性的转动方式旋转时，启动测量光源发出测量光信号，该光信号通过固定反射镜发射到随动反射镜上，经过多次反射后的光信号到达光信号接收器形成位移测量信号，通过信号处理器将所述位移测量信号测出，输出角定位信息值。
文档编号G01D5/26GK1862223SQ20051006994
公开日2006年11月15日 申请日期2005年5月11日 优先权日2005年5月11日
发明者李裕宽 申请人:中国航天汽车有限责任公司