一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法制造方法及图纸

一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，借助由测量臂、测量臂转轴、楔形推块、滑台、丝杠螺母传动单元、步进电机及弹簧顶杆组件组成的角度精准控制机构，通过对步进电机步距角的控制，实现对测量臂转动角度的精准控制，包括以下步骤：a、按照设定的测量臂转动角度α计算步进电机的步距角数值n；b、启动步进电机，控制其转动的角度为由步骤a计算得到的步距角数值n。本发明专利技术满足了小角度测角仪器校准精度要求，达到了缩减小角度测量仪校准装置外形尺寸、保证其工作稳定性的目的。保证其工作稳定性的目的。保证其工作稳定性的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法


[0001]本专利技术涉及小角度测量仪校准
，尤其是一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法。

技术介绍

[0002]正弦测角原理广泛应用于小角度测量，正弦小角度测角仪主要由测量臂、转动机构、测量机构组成，当测量臂绕回转中心旋转某一角度时，该转动角度的正弦函数值为测量臂自由端圆弧轨迹二分之一弦长与测量臂长度的比值。由于测量臂转动角度与其自由端圆弧轨迹的弦长存在函数关系，而在测量臂转动角度微小时难以对角度值进行精准控制，因此可通过控制测量臂自由端圆弧轨迹弦长来控制其转动角度。正弦小角度测角仪的角度测量范围通常在0～
±5°
之间，角度分辨力可达到0.01"，目前国际上许多计量机构将正弦小角度测量仪作为小角度计量的基准，以此对小角度测角仪器进行校准。
[0003]现有技术中，正弦小角度测角仪的角度精准控制机构主要有以下几种形式，一是回转轴直接驱动方式，主要应用在回转台结构中，其最小转动角度一般大于0.01
°
，因此不能满足对高精度小角度测角仪器校准的要求；二是弦长变化方式，具体为在测量臂的一侧采用微位移驱动机构，使测量臂产生角度变化，为了实现角度的精准控制，需要延长测量臂的长度，由此增加了装置的外形尺寸和不稳定因素；另外还有采用变速的传动机构来实现小角度驱动，但是变速传动机构存在机械间隙和误差，导致小角度变化迟滞和不敏感问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，它依据正弦测角原理，通过测量臂、楔形推块、推块驱动组件的配合，实现对测量臂转动角度的准确控制，达到满足小角度测角仪器校准精度要求、缩减小角度测量仪校准装置外形尺寸、保证其工作稳定性的目的。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，借助由测量臂、测量臂转轴、楔形推块、滑台、丝杠螺母传动单元、步进电机及弹簧顶杆组件组成的角度精准控制机构，通过对步进电机步距角的控制，实现对测量臂转动角度的精准控制，包括以下步骤：a、按照设定的测量臂转动角度α计算步进电机的步距角数值n；b、启动步进电机，控制其转动的角度为由步骤a计算得到的步距角数值n。
[0006]上述小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，角度精准控制机构中步进电机选用两相混合式步进电机，丝杠螺母传动单元中丝杠的螺距为1mm。
[0007]上述小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，在步骤a中，设定测量臂的轴向长度为L、楔形推块的楔形角为θ、测量臂的转动角度为α、楔形推块轴线方向移动的距离为A、沿垂直轴线方向移动的距离为B，则步进电机的步距角值n计算公式为：n=A/A1= L
×
（sinα/ cosθ
‑ꢀ
cosθ+1）/5.56
×
10
‑5。
[0008]上述小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，在步骤a中，步进电机的步距角数值n取整数。
[0009]上述小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，在步骤b中，角度精准控制机构中弹簧顶杆组件的球形触头始终与测量臂接触，弹簧顶杆组件的最大伸缩量为5mm。
[0010]本专利技术提供一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，它借助由测量臂、测量臂转轴、楔形推块、滑台、丝杠螺母传动单元、步进电机及弹簧顶杆组件组成的角度精准控制机构，通过对步进电机步距角的控制，实现对测量臂转动角度的精准控制，由此不仅满足了对小角度测角仪器校准的精度要求，因不需延长测量臂的长度，缩减了角度测量仪校准装置的外形尺寸、保证了其工作的稳定性。
附图说明
[0011]图1是与本专利技术匹配的角度精准控制机构示意图；图2是与本专利技术匹配的角度精准控制机构工作过程示意图；图3是测量臂的旋转角度与其自由端圆弧轨迹弦长之间关系示意图；图4是图2中I处结构放大图。
[0012]图中各标号释义：1为测量臂； 2为测量臂转轴； 3为精密轴承； 4为楔形推块； 5为滑台； 6为滑台导轨； 7为丝杠螺母传动单元； 8为步进电机； 9为弹簧顶杆组件，9
‑
1为球形触头。
实施方式
[0013]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明。
[0014]参看图1，本专利技术提供一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，它借助由测量臂1、测量臂转轴2、楔形推块4、滑台5、丝杠螺母传动单元7、步进电机8及弹簧顶杆组件9组成的角度精准控制机构，其中步进电机8选用两相混合式步进电机，丝杠螺母传动单元中丝杠的螺距为1mm，本专利技术通过对步进电机8步距角的控制，实现对测量臂1转动角度的精准控制，包括以下步骤：a、按照设定的测量臂转动角度α计算步进电机的步距角数值n；b、启动步进电机，控制其转动的角度为由步骤a计算得到的步距角数值n。
[0015]仍参看图1，本专利技术所述的小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，与其匹配的角度精准控制机构中测量臂1采用刚性材质，其一端与测量臂转轴铰接装配，另一端为自由端，在测量臂1的自由端装配精密轴承3；测量臂转轴2安装在小角度测量仪校准装置的固定部件上；楔形推块4与滑台5一侧固定连接，楔形推块4的楔形面与测量臂1自由端的精密轴承3接触；所述滑台5与丝杠螺母传动单元7的动力输出端连接；步进电机的输出轴与丝杠螺母传动单元7的动力输入端连接；所述丝杠螺母传动单元7的中心轴线与测量臂1处于零度转角位置时的中心轴线平行。
[0016]参看图2、图3、图4，本专利技术所述的小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，在步骤a中，设定测量臂1的轴向长度为L、楔形推块4的楔形角为θ、测量臂1的转动角度为α、楔形推块4轴线方向移动的距离为A、沿垂直轴线方向移动的距离为B，则步进电机8的步距角值n计算公式为：n=A/A1= L
×
（sinα/ cosθ
‑ꢀ
cosθ+1）/5.56
×
10
‑5， n取整数。上述步进电机
的步距角值n推导过程如下：已知条件：测量臂的轴向长度L、楔形推块的楔形角θ，测量臂的转动角度α，推导过程：在测量臂的转动角度为α时，假设楔形推块轴线方向移动的距离为A，沿垂直轴线方向移动的距离为B，根据楔形块的楔形角θ，推导出楔形推块沿垂直轴线方向移动的距离B=Acotθ，在测量臂绕测量臂转轴转动角度α后, 测量臂自由端与楔形推块的接触点由N1移动至N2，在N1与N2点之间产生了轴向距离Y，如附图3所示， Y=L
‑
Lcosα，对应地测量臂1自由端在轴线垂直方向移动的距离为X，X与楔形推块沿垂直轴线方向移动的距离B 的关系为：X=B
‑
Δ，而Δ=Ycosθ，所以X= Acotθ
‑ꢀ
Ycosθ= Acotθ
‑
（L
‑
Lcosα）cosθ；根据正弦测角原理：X=Lsinα，导出Lsinα= Acotθ...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，其特征在于：借助由测量臂（1）、测量臂转轴（2）、楔形推块（4）、滑台（5）、丝杠螺母传动单元（7）、步进电机（8）及弹簧顶杆组件（9）组成的角度精准控制机构，通上对步进电机（8）步距角的控制，实现对测量臂（1）转动角度的精准控制，包括以下步骤：a、按照设定的测量臂转动角度α计算步进电机的步距角数值n；b、启动步进电机，控制其转动的角度为由步骤a计算得到的步距角数值n。2.根据权利要求1所述的小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，其特征在于：角度精准控制机构中步进电机（8）选用两相混合式步进电机，丝杠螺母传动单元中丝杠的螺距为1mm。3.根据权利要求2所述的小角度测量仪校准装置的角度精准控制方法，其特征在于：在步骤a中，设定测量臂（1）的轴向长度为L、楔形...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵竑文，张大鹏，刘勇，任飞，栗群海，王立元，
申请(专利权)人：中国人民解放军第五七二一工厂，
类型：发明
国别省市：