[发明专利]一种瞄准仪测角偏心误差的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及瞄准仪技术领域，更为具体来说，本发明为一种瞄准仪测角偏心误差的优化方法。

背景技术

光电瞄准仪是一种集光、机、电、计算为一体的自动化、高精度光学仪器，该光学仪器在光学经纬仪的电子化和智能化的基础上，采用了电子细分技术、控制处理技术及滤波技术，从而实现了测量读数的智能化。

光电瞄准仪的工作原理是：利用安装于光栅码盘的模拟器件进行实时角度测量。但是在实际产品装配过程中，由于机械加工、装配水平等因素的影响，往往会使光栅码盘产生装配偏心，当使用光栅码盘进行角度测量时，装配偏心产生的误差对角度测量精度影响非常大。

为了解决瞄准仪测角偏心误差的问题，消除偏心误差的常规方法是：对径读数法。具体来说，使用装配在光栅码盘相隔180°的位置上的相同的两个光栅读数头，通过利用两个光栅读数头不同的角度测量结果的方式对光栅码盘的偏心误差进行消除。但是，由于结构和工艺水平的限制，往往难以保证两个读数头的装配位置在整个光栅转动周期内保持相隔180°的对应关系，那么两个光栅读数头不同的角度测量结果也就失去了指导意义，所以，偏心误差仍然存在，其严重影响着角度测量精度。

因此，如何有效的减小甚者彻底消除偏心误差对于瞄准仪测角的影响，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

发明内容

为了降低甚至消除机械加工、装配水平等因素产生的偏心误差对角度测量精度产生的极大影响，本发明创新地提供了一种瞄准仪测角偏心误差的优化方法，对光栅码盘的偏心误差建立数学模型，通过数字优化的处理方式克服系统缺陷、减小偏心误差对仪器精度和性能的影响，从而提升了瞄准仪测量精度。

为实现上述技术目的，本发明公开了一种瞄准仪测角偏心误差的优化方法，该优化方法包括如下步骤，

参数设定步骤：将光栅码盘几何中心与转轴轴心之间的第一距离作为光栅码盘的偏心误差，并设定如下参数：测量角度、实际旋转角度及半径，其中，所述测量角度为光栅码盘测得的角度，所述实际旋转角度为转轴的实际旋转角度，所述半径为光栅码盘的半径；

关系建立步骤：建立差值为偏心角的测量角度与实际旋转角度之间的第一关系，建立所述实际旋转角度、所述半径、所述测量角度三者之间的第二关系，建立所述测量角度、所述第一距离、所述半径三者之间的第三关系；

关系优化步骤：将所述第一关系、所述第二关系、所述第三关系进行关联，以得到所述偏心角、所述第一距离、所述测量角度、所述半径四者之间的第四关系；将所述第四关系、所述第一关系进行关联，以得到所述实际旋转角度、所述测量角度、所述第一距离、所述半径四者之间的第五关系；

模型生成步骤：将包含所述实际旋转角度和所述测量角度的第五关系作为误差修正模型；其中，所述第一距离和所述半径作为修正参数；

误差优化步骤：基于用于表征所述实际旋转角度与所述测量角度之间的关系的误差修正模型，瞄准仪工作时，利用光栅码盘的测量角度计算出光栅码盘的实际旋转角度。

本发明创新地建立了用于降低甚至消除偏心误差的误差修正模型，该模型准确、合理地描述了实际旋转角度与测量角度之间的数学关系，从而实现通过对测量角度修正的方式准确地得出实际旋转角度，避免了因偏心误差导致的测量结果不准确的问题。

进一步地，在模型生成步骤与误差优化步骤之间，该优化方法还包括参数标定步骤；

参数标定步骤，使用多面棱体和平行光管作为测量基准，将多面棱体旋转一周得到的多个角度误差值以及对应的多个光栅码盘测角分别作为第四关系中的偏心角和测量角度，根据多组试验数据对所述修正参数进行标定。

基于上述改进的技术方案，本发明能够为安装后的光栅码盘针对性地提供修正参数，并且通过多面棱体和平行光管作为测量基准的方式有效地保证了修正参数的准确性和精度。

进一步地，关系建立步骤中，

所述第一关系为：β＝α₁-α₀；

所述第二关系为：

所述第三关系为：

上式中，β表示偏心角，α₀表示测量角度，α₁表示实际旋转角度，r表示半径，ε表示第一距离，L表示α₁所在直角三角形的一条直角边长度。

基于上述改进的技术方案，本发明真实、准确地将各个参数相关联，从而实现为测角偏心误差的有效优化做充足的准备。