专利名称：绝对式轴角编码器的标定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种精密绝对式轴角编码器的标定装置。采用绝对式轴角编码器的标定装置能够对绝对式轴角编码器安装偏心、刻划误差等误差进行标定，并可相应地进行误差修正。绝对式轴角编码器的标定装置用于自动化领域中测量旋转角度、直线位移、转速等物理量的传感器件误差标定，并在此基础上提高测量精度，属于测试技术领域。
背景技术：
绝对式轴角编码器广泛应用在旋转角度、直线位移、转速等的高精度测量。绝对式轴角编码器编码包括粗码和精码，粗码采用精码校正，因此粗码精度允许较低，而精码精度要求很高，但由于制作、安装工艺的原因精码也不可避免地产生误差。为提高编码器读数精度，精码常采用多狭缝、对边读数或多个读数头相加等方法提高读数精度。四川科学技术出版社出版、名为“光电位移精密测量技术”的编著中公开介绍了一种采用对边读数方法提 高编码器读数精度的方法。对边读数通过将精码码盘对径180°方向的两个读数相加除以2获得所需精码读数，以此消除部分偏心和晃动在某一位置造成的位置误差。但精码本身通过刻划产生，且光电元件放置的位置在工艺安装中完成，存在许多不确定因素，因此上述对边读数方法难以消除全部误差，同时也难以确定制作的编码器在精度上是否达到设计要求。因此只有获得精码本身存在的固有误差，才能确定其是否合格，并进一步修正其误差以提高精度。绝对式轴角编码器的标定就是用于确定绝对式轴角编码器误差情况的装置。目前，未见相关文献报道绝对式轴角编码器的标定，可见绝对式轴角编码器的精度仅是在理论上的结果，对于实际安装等带来的误差无从知晓，更谈不上从根本上修正其由于安装偏心、刻划误差带来的精码读数精度的误差。为了获得绝对式轴角编码器安装偏心、刻划误差等固有误差，本发明的目的在于通过自准直仪和二十三面体构造绝对式轴角编码器的标定装置，以获得绝对式轴角编码器的误差情况，进而确定其是否符合误差要求，并可采取相应地措施修正误差。
发明内容
由于制造工艺不可避免带来安装偏心、刻划误差等固有误差，影响绝对式轴角编码器的实际精度。本发明利用自准直仪和二十三面体构造绝对式轴角编码器的标定装置获得绝对式轴角编码器的固有误差。本发明是这样实现的。见图I所示，绝对式轴角编码器的标定装置由自准直仪平台I、二十三面体2、调平旋转装置3、被测绝对式轴角编码器4、微调装置5、灯排6等构成；自准直仪平台I放置在距二十三面体2为L的位置处，被测绝对式轴角编码器4与二十三面体2通过调平旋转装置3同轴安装，二十三面体2通过调平旋转装置3调平、自准直仪确定二十三面体2每一测量面的角度数据以确定每一位置的标定数据。见图2所示，自准直仪平台I由自准直仪7、平台支架8、调整螺钉9等组成，调整调整螺钉9以保证自准直仪7与二十三面体2处于同一水平面位置；见图3所示，调平旋转装置3由固定支架10、高度固定螺钉11、双层圆柱体12、调平螺钉13、紧固螺钉14等组成，固定支架10支撑旋转轴并由高度固定螺钉11确定高度位置，调平螺钉13完成二十三面体2初始位置的径向调平，紧固螺钉14负责固定二十三面体2初始的角度位置，双层圆柱体12带动二十三面体2和被测绝对式轴角编码器4旋转以确定二十三面体2各个面的测量位置来获得标定数据和被测轴角编码器测量数据。见图4所示，微调装置5包括固定支架15、支撑支架16、紧定螺钉17、长杆18、微调螺钉19等，长杆18 —端与绝对式轴角编码器4同轴相连，另一端置于支架15上并被微调螺钉19顶�。⒌髀荻�19，长杆18被微量旋转，长杆18带动绝对式轴角编码器4的轴及其绝对式轴角编码器4 一同微量旋转，实现绝对式轴角编码器4的微调。测量前，一方面松动调平旋转装置3上的紧固螺钉14，调整二十三面体2某面到自准直仪7读数为其规定的误差最小角度；另一方面转动双层圆柱体12粗调绝对式轴角编码器4输出角度接近为0，并通过微调装置5精调直至灯排6上所有灯灭，即绝对式轴角编码器4输出值为0 ;反复上述过程直至得到最佳的初始位置。测量时，通过转动双层圆柱体12带动二十三面体2和绝对式轴角编码器4同轴转动；当转到二十三面体2的每一个面时， 仔细调整轴位置使二十三面体2在每个面处自准直仪7的读数均是其规定的误差最小角度值。由于二十三面体2各个面间的角度均已确定，且自准直仪7和二十三面体2测量的不准确度误差达0. I "，一般远高于被测绝对式轴角编码器4的分辨率，因此在每次调整后得到的自准直仪7角度基础上加上各个面间的角度便得到各组标定数据；此时灯排6所显示的数据结果便是各个位置处被测绝对式轴角编码器4的测量数据。两者在同一位置的数值应该相等，但实际中存在差异，两者数据间的差值即是绝对式轴角编码器在该角度下的误差。以此类推，旋转轴到不同位置，可得到每个位置处的绝对式轴角编码器4的角度误差。获得的角度误差一方面是绝对式轴角编码器4的标定结果，另一方面利用软件方法可实现对误差的修正，如采用插值法、神经网络等方法均可实现误差的修正。
图I本发明之绝对式轴角编码器的标定装置示意图。图2本发明之绝对式轴角编码器标定装置的自准直仪平台示意图。图3本发明之绝对式轴角编码器标定装置的调平旋转装置示意图。图4本发明之绝对式轴角编码器标定装置的微调装置示意图。本发明的有益效果本发明之技术效果在于，见图I所示，利用自准直仪和二十三面体构造绝对式轴角编码器的标定装置获得绝对式轴角编码器安装偏心、刻划误差等固有误差，同时利用这些获得的标定数据与绝对式轴角编码器实际输出数据，可以完成对绝对式轴角编码器实际输出数据的修正，提高绝对式轴角编码器的检测精度。
具体实施例方式本发明的一个实施例说明如下如图I所示，绝对式轴角编码器的标定装置由自准直仪平台I、二十三面体2、调平旋转装置3、被测绝对式轴角编码器4、微调装置5、灯排6等组成；见图2所示，自准直仪平台I由自准直仪7、平台支架8、调整螺钉9等组成；见图3所示，调平旋转装置3由固定支架10、高度固定螺钉11、双层圆柱体12、调平螺钉13、紧固螺钉14等组成，见图4所示，微调装置5由固定支架15、支撑支架16、紧定螺钉17、长杆18、微调螺钉19等组成。绝对式轴角编码器4与二十三面体2同轴安装，机械调心，自准直仪平台I水平放置，调整自准直仪7与二十三面体2，使两者处于同一平面。调平旋转装置3负责二十三面体2的调平和二十三面体2每个测量平面的位置调整；微调装置5负责测量前被测绝对式轴角编码器初始角度的精确确定。二十三面体测量的不准确误差达0. 2 "，每两个相邻平面间的精确角度在二十三面体出厂前已精确确定；而自准直仪在出厂时已确定能够获得最小误差的角度范围，例选取的自准直仪在2' -4'的测量范围内测量误差小于0.1"。因此每次旋转二十三面体测量其某一平面时，保证自准直仪每次读取的二十三面体上每一平面的角度数据为2，-4'的测量范围内某一相同角度数据，则此时相当于二十三面体每次旋转的角度正好是每两个相邻平面间的精确角度。该过程测量的角度误差小于0.3"。例选取的被测绝对式轴角编码器分辨率为21位，其相应的灯排为21位，其测量精度达0. 6"，可见由自准直仪和二十三面体构造的标定装置测量精度远高于绝对式轴角编码器的测量精度。
测量前，一方面松动调平旋转装置3上的紧固螺钉14，调整二十三面体2使自准直仪7测量的二十三面体2某面的夹角在2' -4'的某个角度数值；另一方面转动双层圆柱体12粗调绝对式轴角编码器4输出角度接近为0，并通过微调装置5精调直至灯排6上所有灯灭，即绝对式轴角编码器输出值为0 ;反复上述过程并配合移动自准直仪平台I直至得到最佳的初始位置，之后锁死并保持所有部件位置不动，只有双层圆柱体12可以旋转。测量时，首先记录初始位置处被测绝对式轴角编码器4角度数据及自准直仪7读取的二十三面体2的初始角度数据；之后通过转动双层圆柱体12带动二十三面体2和绝对式轴角编码器4同轴转动；当转到二十三面体2的下一个面时，仔细调整轴位置使二十三面体2在该面处自准直仪7的读数亦是其初始时读取的角度值。由于二十三面体2各个面间的角度均已确定，此时该面与初始面间标准夹角即为该位置处标定数据，而此刻灯排6所显示的数据即是该位置处被测绝对式编码器的测量角度数据。两者在同一位置的数值应该相等，但实际中存在差异，两者数据间的差值即是绝对式轴角编码器4在该角度下的误差。以此类推，旋转双层圆柱体12带动二十三面体2及被测绝对式轴角编码器4到二十三面体2每一个不同面，均精确调整到自准直仪7读取的数据与初始时读取的角度数据相同，此时累计二十三面体2被转过的所有平面间的标准夹角即为该位置处标定角度数据，而此刻灯排6所显示的数据即是该位置处被测绝对式编码器4的测量角度数据。旋转一周获得23组标定数据和测量数据。若想得到其他位置处编码器的误差情况，则重新调整初始位置，使编码器的初始角度为某一不为零的确定角度数据。测量时，方法同上，旋转一周后又可获得23组标定数据和测量数据。获得不同角度位置处标定角度数据和测量角度数据，便可获得编码器的固有误差分布情况，一方面可确定编码器是否合格，另一方面可利用这些数据采用软件方法进行修正，如采用插值法、神经网络等方法均可实现误差的修正。
权利要求
1.绝对式轴角编码器的标定装置包括自准直仪平台、二十三面体、微调装置、调平旋转装置、被测绝对式轴角编码器、灯排等，其特征在于能够获得绝对式轴角编码器安装偏心、刻划误差等固有误差；
2.绝对式轴角编码器标定装置的微调装置包括固定支架、支撑支架、长杆、紧定螺钉、微调螺钉等；其特征在于长杆一端与绝对式轴角编码器同轴相连，另一端置于支架上并被微调螺钉顶�。⒌髀荻ぃじ吮晃⒘啃じ舜允街峤潜嗦肫鞯闹峒捌渚允街峤潜嗦肫饕煌⒘啃迪志允街峤潜嗦肫鞯奈⒌鳎�
3.装置中灯排位数与被测绝对式轴角编码器位数相同，二十三面体的每一个面和绝对式轴角编码器同轴转动；其特征在于保证测量二十三面体的每一个面时自准直仪的读数是其规定的误差最小角度值；由于二十三面体各个面间的角度均已确定，因此各面与初始面间标准夹角即为该位置处标定数据，而此刻灯排所显示的数据是该位置处被测绝对式编码器的测量角度数据；两者数据间的差值即是绝对式轴角编码器在该角度下的误差；
4.利用自准直仪和二十三面体构造的绝对式轴角编码器的标定装置获得的角度误差是绝对式轴角编码器的标定结果，其特征在于一方面可确定编码器是否合格，另一方面利用这些数据采用软件方法进行修正，如采用插值法、神经网络等方法均可实现误差的修正。
全文摘要
本发明绝对式轴角编码器的标定装置属于测试技术领域，利用自准直仪和二十三面体构造绝对式轴角编码器的标定装置获得绝对式轴角编码器的固有误差，能够对绝对式轴角编码器安装偏心、刻划误差等误差标定，同时利用获得的标定数据与绝对式轴角编码器实际输出数据能够完成绝对式轴角编码器实际输出数据的误差修正，提高绝对式轴角编码器的检测精度。本设计包括自准直仪平台1、二十三面体2、调平旋转装置3、被测绝对式轴角编码器4、微调装置5、灯排6等，被测绝对式轴角编码器4与二十三面体2通过调平旋转装置3同轴安装，二十三面体2通过调平旋转装置3调平，自准直仪确定二十三面体2每一测量面的角度数据以确定每一位置的标定数据。
文档编号G01D18/00GK102798409SQ20111013254
公开日2012年11月28日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者丁红昌, 任峰, 王红平, 王志海 申请人:长春翔翼科技有限公司, 丁红昌
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