一种俯仰角高精度测量装置及测量方法
【技术领域】
[0001]本发明属于俯仰角度测量领域，具体地涉及二维高精度转台俯仰角度的测量及其他高精度俯仰角度的测量。
[0002]该测量方法及测量装置在二维精密转台的俯仰轴测量及需要高精度测量俯仰角度的仪器、设备等领域具有广泛的应用前景，使用此结构的测量仪器使用方便，结构紧凑，便于实现自动化测试的同时具有很高测量精度及稳定性。
【背景技术】
[0003]二维高精度转台被广泛应用与航空、航天、机械制造、船舶重工等多个领域，作为载体用作控制产品或产品部件做旋转运动或俯仰运动，其运动精度对生产制造、检测、试验等环节至关重要。二维高精度转台的工作台面可做水平方向旋转运动和竖直方向的俯仰运动，对于二维转台的水平旋转轴的精度检测，现有技术较为成熟，有多种方法，如自准直仪结合多面棱体测量方法、激光干涉仪配合测角附件测回转角法等。对于二维转台的俯仰角的高精度测量则较为困难，尤其对于转台本身的俯仰轴轴本体不可见、无预留安装多面棱体位置的情况。现行的通用测量俯仰角的方法是使用光学倾斜仪置于工作台台面进行测量，目前常见的光学倾斜仪准确度最高的型号最大允许误差约为20"，对于目前二维转台准确度越来越高的测量要求，光学倾斜仪无论在准确度等级还是操作便利性都不能满足目前二维转台俯仰角的测量要求。另外，即使被测俯仰轴可以安装多面棱体，受限于多面棱体目前常见的最多面数也仅为36面(多面棱体面与面的法线夹角为10° )，对于转台俯仰角常用且要求较高的小范围(± 10° )内的回转精度检测，使用传统自准直仪加多面棱体的检测方法无法实现;若使用电子水平仪或其他测量俯仰角的传感器类测角仪器进行检测，由于量程限制，其测角全行程的测量精度往往满足不了高精度二维转台的测量要求。
【发明内容】
[0004]本发明为了克服上述现有方法的缺点，提供一种基于多齿分度台或角度编码器的俯仰角高精度测量方法，其通过多齿分度台或角度编码器提供标准角度，使用水平仪或平面镜与自准直仪组成的高精度测角系统测量偏差值，进而测量出转台俯仰角移动角度的误差;根据提出的测量方法发明了基于卧式多齿分度台或卧式角度编码器和水平仪组成的测量装置。此类测量方法及相应的测量装置能够高精度的测量转台的俯仰角度，操作简便，易于实施。其优点如下:
[0005]1、本发明使用多齿分度台或角度编码器和水平仪作为角度测量的标准，其组合起来的测量最大允许误差可小于2〃，可满足精度指标要求在5〃以内的高精度二维转台俯仰角度的检测工作。相比于测量的最大允许误差约20〃的现有技术，其精度更是有大幅度的提升。
[0006]2、本发明的基于卧式多齿分度台或角度编码器的二维转台俯仰角高精度测量装置，相比传统的光学倾斜仪，测量精度高，操作简便，便于实现数字显示及测量数据的数字化记录、存储及输出，可与电控系统配合实现自动化测试，对于超大、超高转台以及拥有气浮轴承测量过程中不能施加外力的情况下，亦或是高低温真空等在人不易操作和记录数据的环境下可实现自动测量及数据输出。
[0007]3、测量装置具有附加补偿用高精度电子水平仪用以补偿转台整体摆动引入的测量误差，从而真正实现高精度测量；
[0008]4、测量装置具有电控系统，可实现自动测试及结果记录和输出，测量过程无需人员直接操作，可对超大、超高转台以及拥有气浮轴承测量过程中不能施加外力的转台，亦或是高低温真空等在人不能进入操作的环境下使用；
[0009 ] 5、测量装置具有磁力固定装置，安装放置仪器简单快捷；
[0010]6、测量装置具有电子水平仪微调及锁紧机构，保证测量过程中电子水平仪工作在最佳测量范围内。
[0011 ]本发明提供如下的装置和测量方法:
[0012]—种转台俯仰轴测量装置，其特征在于包括:多齿分度台或角度编码器及测角装置。
[0013]进一步地，测角装置为置于多齿分度台或角度编码器上的水平仪;或置于多齿分度台多齿分度台或角度编码器上的平面镜及自准直仪。
[0014]进一步地，多齿分度台多齿分度台或角度编码器为卧式多齿分度台多齿分度台或卧式角度编码器，卧式多齿分度台为整度数多齿分度台或非整度数多齿分度台，卧式角度编码器为高精度圆光栅角度传感器或高精度码盘角度传感器;水平仪为电子水平仪或机械水平仪；自准直仪为电子自准直仪或机械自准直仪。
[0015]进一步地，多齿分度台多齿分度台或角度编码器通过固定装置固定到待测转台台面上。
[0016]进一步地，还包括补偿用水平仪、电子水平仪微调及锁紧机构、电控系统中的一个或多个。
[0017]进一步地，水平仪或平面镜用粘接或磁力连接固定到多齿分度台多齿分度台或角度编码器上。
[0018]进一步地，多齿分度台多齿分度台或角度编码器具有能够与待测平台固定的固定部，优选为磁力固定装置。
[0019]本发明还提供一种使用转台俯仰轴测量装置的测量转台俯仰轴的方法，其特征在于包括如下步骤:
[0020]1)将待测转台俯仰角置零；
[0021]2)将多齿分度台多齿分度台或角度编码器位置置零并放于待测转台台面；
[0022]3)待测转台仰角移动X度，多齿分度台多齿分度台或角度编码器反方向旋转X度；
[0023]4)测角装置显示的角度即为待测转台俯仰角示值误差。
[0024]5)被测俯仰角(转台)示值误差=测角装置显示的角度-补偿用水平仪(测角装置)
[0025]进一步地，用补偿水平仪补偿由于转台本身整体倾斜导致的测量误差，待测转台俯仰角示值误差=测角装置显示的角度-补偿用水平仪侧视角度。
[0026]进一步地，自准直仪安装于待测转台同一地基上。
【附图说明】
[0027]图1:本发明实施例一的正视图
[0028]图2:本发明实施例一的工作状态图
[0029]图3:本发明实施例二的正视图
[0030]图4:本发明实施例二的工作状态图
[0031]图5:本发明实施例三的主视图
【具体实施方式】
[0032]实施例一:
[0033]在本方案中俯仰角高精度测量装置由卧式多齿分度台、高精度电子水平仪组成，见图1。二维转台底座1其上固定有附加补偿用高精度电子水平仪2，二维转台俯仰轴移动台面3与二维转台底座1轴接。卧式多齿分度台4具有卧式多齿分度台底座6，高精度电子水平仪5位于多齿分度台台面中央。
[0034]在测量转台俯仰角时，按如下步骤进行:
[0035]1、将二维转台的俯仰角置零，使转台平面为水平状态。
[0036]2、将卧式多齿分度台4位置回零，高精度电子水平仪5用不限于磁力连接、粘接连接的方式可靠固定于卧式多齿分度台4的台面中央。
[0037]3、使用微调机构调节高精度电子水平仪5俯仰位置，使其示值在零附近，待示值稳定后将电子水平仪示值置零。
[0038]4、将卧式多齿分度台4放置于被测二维转台俯仰轴移动台面3中央，一般情况下使用磁性表座等磁力将多齿分度台进行固定，当移动角度X超过15度时可以通过螺栓连接或者压板等卡具固定的可靠固定方式将多齿分度台固定；
[0039]5、将被测转台俯仰角移动X度，同时将卧式多齿分度台4台面反方向旋转X度，此时高精度电子水平