[发明专利]一种适用于旋转轴平行于水平面的物体旋转角度测量方法

说明书

本发明公开了一种适用于旋转轴平行于水平面的物体旋转角度测量方法，使用双轴角度传感器可以同时测出被测物体任意两个垂直方向的旋转角度，通常情况下，传感器都被要求平行放置于旋转轴，本发明中，在双轴角度传感器不平行于旋转轴的情况下，物体旋转角度也可以被精确测出。该方法测量中使用两个垂直放置的双轴角度传感器，起到相互矫正并提高精度的作用，在旋转轴平行于水平面的情况下可以不用找物体的旋转轴直接对旋转物体进行测量，很大程度上降低了由人工找旋转轴找的不够准确带来的误差。采用两个垂直放置的双轴角度传感器，在开始测量时先对传感器进行校正，在数据处理时对两个双轴角度传感器的测量值进行平均处理，提高了测量精度。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种适用于旋转轴平行于水平面的物体旋转角度测量方法，在不要求角度传感器轴线平行于旋转轴的情况下可以迅速测得物体真实旋转角度，在测量中免去找旋转轴的步骤，提高角度测量工作的效率及测量时的精度。

背景技术

目前，很多应用场合都需要使用角度传感器进行较高精度的旋转角度测量，但角度传感器在安装时必须要平行于物体旋转轴线，而很多由人工安装的测量系统不能使得角度传感器轴线与物体旋转轴线绝对平行，带来很大误差。本发明的这种设计，在物体旋转轴线与水平面平行的情况下不要求传感器轴线与物体旋转轴线平行，减小了测量时由于传感器位置放置不当产生的误差。

发明内容

本发明提出了一种角度测量系统，该系统在旋转轴平行于水平面时角度传感器轴线可以不平行于转轴，简化了传感器的安装过程，能够实现对角度的实时高精度的监测。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种适用于旋转轴平行于水平面的物体旋转角度测量方法，该方法步骤如下：

步骤一：两个双轴角度传感器安装在被测物体上，双轴角度传感器1的X轴与双轴角度传感器2的X₁轴平行，然后对两个双轴角度传感器进行校正，观察显示箱体上数码管显示的两个双轴角度传感器输出值，当两个双轴角度传感器对应方向输出的测量值相等时，开始正式测量；

步骤二：开始进行角度测量，平面ABC为被测物体旋转前所在平面，平面ABC过A点、B点和C点，过B点和C点的直线BC为旋转轴线，A点为被测物体旋转前所在平面的一点，D点为被测物体旋转结束所在平面的一点，平面BDC为被测物体旋转后所在平面，平面BDC过D点、B点和C点，过A点和D点的直线AD为从D点垂直于平面ABC的垂线，DH为三角形DBC的高，可知双轴角度传感器所测得的两个垂直方向上的夹角为α₁角和α₂角，角度DHA即为被测物体真实旋转角α，可由角度传感器测出角度α₁角和α₂角计算出真实旋转角α；其中A点是物体测量点，BC为平行于水平面的转轴，平面ABC是物体所在原平面，DBC面为物体旋转一定角度之后的平面，α₁角和α₂角分别为传感器测出的两个任意垂直方向的倾斜角，三角形DBC为直角三角形，DA垂直于平面ABC，DH垂直于转轴，即DH为三角形DBC的高，根据三角形相似原理和勾股定理可以由α₁角和α₂角计算出角度DHA，即为物体的真实旋转角α；

步骤三：两个双轴角度传感器将4组模拟量测量值传送给模数转换器ADC进行数模转换，模数转换器ADC进行数模转换后再传送给DSP进行处理。DSP将双轴角度传感器1在X方向的测量值同双轴角度传感器2在X₁方向的测量值做平均，同时将双轴角度传感器2在Y方向的测量值同双轴角度传感器2在Y₂方向的测量值做平均，可以得到两组两个相互垂直方向的测量值，再在DSP中进行计算得到一组被测物体的真实旋转角度值，对这组角度值进行分组，去掉每一组的最大值和最小值进行平滑滤波得到最终角度值，将这组值传给上位机；

步骤四：上位机接收到下位机传送的角度值进行实时波形显示，并存储，再根据角度值的反馈对整个系统做进一步的调整。