[发明专利]一种高精度的测角装置

说明书

本发明介绍了一种高精度的测角装置，包括安装平台、壳体、上盖、出线孔、主控板、单片机、轴承、转动轴、两个激光头、电机、螺杆、光码盘、安装平台、电源线、数据线、底座；光码盘上设置有同心圆形的光测角轨、方向判断轨，测角轨的编码由“10”循环一周组成；方向判断轨的编码在“1”之间依次增加一个“0”；所述单片机、电机、电源线、数据线设置在主控板上，螺杆一端与电机连接，底座与螺杆相连接，两个激光头安装在底座上。本发明结构简单，成本低，测量精度高，使用范围广泛；尤其是巧妙地设计了测角轨和方向判断轨，既可以精确测量角度和转动方向，又可以使用简单的方法提高分辨率，可以在简单环境下生产高精度测角装置。

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，特别是一种高精度的测角装置。

背景技术

精密测量在航空、航天、舰船、数控设备中都有大量的应用，例如数控机床主轴的角度值测量关系到机床的精度。现在的测角装置光栅码盘是在盘片一周刻线，并对副光栅与主光栅在运动中形成的正弦波进行数字细分，目前最常用的20秒精度光栅码盘，需要在一个圆周刻6480条线并经过20倍数字细分，若要提高分辨率，需要极高的刻线数，其结构复杂、制造难度大、价格昂贵，德国海德汉公司的超高精度测角系统是在地下百米的超洁净、超静音、超微小振动环境下进行生产，要求极高。

发明内容

本发明要解决的问题是，提供一种高精度的测角装置，在简单环境下以低成本生产国际领先水平的高精度角度测量装置。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

一种高精度的测角装置，其特征在于：包括安装平台、壳体、上盖、出线孔、主控板、单片机、轴承、转动轴、两个激光头、电机、螺杆、光码盘、测角轨、方向判断轨、电源线、数据线和底座；

所述壳体和上盖组成一个密封的空间，以保证内部无尘环境；壳体外缘上设置有出线孔，内部电源线和数据线从出线孔引出；

所述电源线为测角装置提供电源；

所述数据线一端连接主控板，另一端连接被测系统的转动机构或者转动测量机构，把测量结果输出给被测系统的数据输入结构；

壳体底部设置有中心孔一，主控板中心设置有孔二，光码盘中心设置有孔三，上盖中心设置有孔四；

所述安装平台设置在转动轴中部，用于安装光码盘；

所述轴承的外环安装在孔一内，转动轴底端安装在轴承的内环，主控板固定在壳体内，转动轴穿过孔二、孔三，转动轴上的安装平台位于主控板上面，光码盘固定安装在安装平台上，转动轴上部穿过孔四，转动轴伸出壳体上盖的部分与被测系统相连接，使得当被测系统转动时，转动轴能够随之转动并带动光码盘转动；

所述光码盘材质为DVD盘，光码盘上设置有两条同心圆形的光轨，分别是测角轨、方向判断轨，两条光轨的间距与两个激光头的间距一致，分别正对两个激光头；测角轨的编码由“10”循环一周组成；方向判断轨的编码以“01001000100001”为特征，即在“1”之间依次增加一个“0”，如此循环一周做为方向码；

所述单片机、电机、激光头、电机、螺杆、底座、电源线、数据线设置在主控板上，螺杆一端与电机连接，底座与螺杆相连接，两个激光头安装在底座上；激光头用来发射激光和接收光码盘的测角轨和方向判断轨的反射激光；单片机用以处理激光头读取和传输的数据、数据解算并与被测系统通讯，并根据数据控制电机的转动。