基于激光陀螺的转台分度误差检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，包括以下步骤：（1）激光陀螺与被检转台二者轴线基本平行，脉冲记录装置定时记录激光陀螺输出脉冲增量；（2）转台由零位正转整数周、静止、反转相同整数周回到零位静止，截取所记录数据中分别包含了正转、反转过程的2段长度相等的数据，各自累加得到、；（3）转台由零位正转到待测角度、静止、反转回到零位静止，截取分别包含了正转、反转过程的2段长度相等的数据，各自累加得到、；（4）根据步骤（2）、（3）结果得到待测角度处的分度误差。本发明方法具有可检测转台任意角位置、检测精度高、系统组成操作简单、适用范围广等优点。
【专利说明】基于激光陀螺的转台分度误差检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种转台分度误差的检测方法，特别涉及一种采用激光陀螺对转台分 度误差进行检测的方法。
【背景技术】
[0002] 精密转台是航空、航天、航海、计量等领域不可缺少的重要设备，常用作惯性系统 或惯性仪表等精密仪器的性能测试、误差标定、仿真研究和工作平台，其分度精度直接影响 系统或仪表的精度。在工业生产中，转台或回转轴是多轴数控机床不可或缺的关键性部件， 对机床加工精度影响巨大。因此，转台角位置精度测量是精密转台研制、生产和使用中一项 必不可少的工作。同时，对于一些绝对角位置精度较低而重复性较高的转台（例如，内部集 成了角度编码器、轴承的一体化电机与工作台面构成的低成本转台），通过分度误差检测和 误差补偿的方法可以有效地提高转台的精度，以较低的成本达到较高的精度要求。
[0003] 对转台角位置检测精度要求较高时，通常采用光电自准直仪（或激光干涉仪）与 多面棱体配合，光电自准直仪（或激光干涉仪）与反射镜、多齿分度台配合进行检测。这些 方法往往存在系统复杂、安装调整困难、对测试环境要求较高等缺点，且只能标校由多面棱 体或多齿分度台确定的固定角度。
[0004] 因此，寻找可对转台任意角位置进行检测、检测精度高、操作简单、适用范围广的 转台分度误差检测方法是本领域技术人员极为关注的技术问题。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种可检测转台任意角位置、检测精 度高、操作简单、适用范围广的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法。
[0006] 为实现本发明而采用的技术解决方案是：一种基于激光陀螺的转台分度误差检测 方法，包括下述步骤：
[0007] (1)将激光陀螺安装到被检转台上，使激光陀螺敏感轴与转台回转轴线基本平行， 激光陀螺工作，每1/N S秒记录一次激光陀螺输出脉冲增量；
[0008] (2)转台由零位正向转动M整周，截取所记录数据中的连续K点数据并累加得到该 段数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数N tl+,截取的K点数据包含转台正转期间和正 转前、后各K2、K1、K3点数据；
[0009] 转台反向转动M整周回到零位，截取所记录数据中的连续K点数据并累加得到该 段数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数N ch，截取的K点数据包含转台反转期间和反 转前、后各Κ5、Κ4、Κ6点数据；
[0010] 其中Kl?Κ6、K取值满足：截取的K点数据的起始点与结束点均对应转台静止状 态；Κ1+Κ2+Κ3 = Κ4+Κ5+Κ6 = K ;
[0011] (3)转台由零位正向转动到待测角度Θ i，截取所记录数据中的连续Κ'点数据并 累加得到该段数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数Ni+，截取的Γ点数据包含转台 正转期间和正转前、后各Κ2'、ΚΓ、Κ3'点数据；
[0012] 转台反向转动角度Θ i回到零位，截取所记录数据中的连续Γ点数据并累加得到 该段数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数，截取的Γ点数据包含转台反转期间 和反转前、后各K5'、K4'、K6'点数据；
[0013] 其中ΚΓ?Κ6'、Κ'取值满足：截取的Κ'点数据的起始点与结束点均对应转台静 止状态；ΚΓ +Κ2' +Κ3' = Κ4' +Κ5' +Κ6' = Κ' ；
[0014] (4)根据下式计算被检转台角位置Θ i处的分度误差为：
[0015] Λ Θ i = 360 · M · (Np-Ni-) (Ν0+-Ν0_) - Θ i (。）。
[0016] 本发明还可以包括步骤（5):改变待测角度Θ i，重复步骤（3)?（4)，直至转台所 有待测角度检测完毕。
[0017] 作为进一步的改进，激光陀螺敏感轴与转台回转轴线二者夹角小于1°。
[0018] 本发明可以采用脉冲记录装置记录激光陀螺输出脉冲增量，被检转台工作于角位 置模式。
[0019] 在上述方法中，转台由零位正向转动到某个待测角度以及由该位置反向回到零位 的时间相等或接近。
[0020] 作为优选，转台角速率为10?100° /s。优选采用零偏稳定性优于0. or /h的 激光陀螺。优选Ns为1?10的整数，M为> 1的整数。
[0021] 作为优选，取值上使Kl和K6相接近，K3和K4相接近，ΚΓ和K6'相接近，K3'和 K4'相接近。
[0022] 本发明的优点在于：
[0023] (1)原理简单，检测精度高；
[0024] (2)检测系统组成简单，激光陀螺安装到转台台面时基本无需进行调整；
[0025] (3)可对转台任意角位置进行检测；
[0026] (4)检测时转台台面可倾斜成实际工作状态，不需要处于水平或垂直位置；
[0027] (5)适用范围广，采用本发明进行转台分度误差检测时，只要求被检转台基座处于 静止状态，因而不仅可用于实验室环境下转台的检测，也可用于外场和生产现场条件下转 台的检测。
【专利附图】
【附图说明】
[0028] 图1为本发明的检测装置示意图；
[0029] 图2为本发明的激光陀螺输入角速度示意图；
[0030] 图3为本发明的激光陀螺输出脉冲增量记录数据示意图。
【具体实施方式】
[0031] 以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
[0032] 如图1所示，将激光陀螺1安装到被检转台2台面上，激光陀螺敏感轴b与转台回 转轴线a基本平行，二者夹角Y小于Γ。通常，由转台台面平整度和激光陀螺安装面加工 精度即可保证Y远小于Γ，因而安装时一般无需进行调整。激光陀螺无需安装在转台台 面中心，但推荐安装在台面中心附近以减少因负载引起的转台形变。对于本发明所述激光 陀螺1，优选零偏稳定性优于0. or /h的激光陀螺以提高转台分度误差检测精度。脉冲记 录装置3与激光陀螺1之间的电气连接4可通过转台滑环转接，也可直接相连。
[0033] 激光陀螺工作，预热30分钟，脉冲记录装置3每1/NS秒记录一次激光陀螺输出脉 冲增量，即每秒记录Ns点数据。Ns为大于等于1的整数，可优选为1?10。
[0034] 被检转台上电，工作于角位置模式，并置零位。对于本发明，在转台由零位正向转 动到某个待测角度过程中所设置的角速率、角加速率等参数与转台由待测位置反向回到零 位所设置的参数相同，以保证正反转的时间接近。但对于不同的待测角度，转台角速率设定 值既可以保持不变，也可以根据待测角度大小相应变化。推荐转台角速率为10?100° / S，且在大转动角度时采用较高的角速率，以减少总的测试时间以及激光陀螺漂移的影响。
[0035] 如图2所示，激光陀螺输入角速度包括转台转动角速度ω和地球自转角速度 Ω。其中地球自转角速度Ω可分解为平行和垂直于转台回转轴线a的分量Ωρ Ω2，且
【权利要求】
1. 一种基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，包括下述步骤： (1) 将激光陀螺安装到被检转台上，使激光陀螺敏感轴与转台回转轴线基本平行，激光 陀螺工作，每1/凡秒记录一次激光陀螺输出脉冲增量； (2) 转台由零位正向转动M整周，截取所记录数据中的连续K点数据并累加得到该段 数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数Ntl+,截取的K点数据包含转台正转期间和正转 前、后各K2、K1、K3点数据； 转台反向转动M整周回到零位，截取所记录数据中的连续K点数据并累加得到该段数 据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数Nch，截取的K点数据包含转台反转期间和反转 前、后各K5、K4、K6点数据； 其中Kl?K6、K取值满足：截取的K点数据的起始点与结束点均对应转台静止状态； K1+K2+K3 = K4+K5+K6 = K ； (3) 转台由零位正向转动到待测角度Qi,截取所记录数据中的连续K'点数据并累加 得到该段数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数N i+，截取的K'点数据包含转台正转 期间和正转前、后各K2'、K1'、K3'点数据； 转台反向转动角度e i回到零位，截取所记录数据中的连续K'点数据并累加得到该段 数据所属时间间隔内激光陀螺总输出脉冲数，截取的K'点数据包含转台反转期间和反 转前、后各K5'、K4'、K6'点数据； 其中K1'?K6'、K'取值满足：截取的K'点数据的起始点与结束点均对应转台静止状 态；Kl，+K2, +K3, = K4, +K5, +K6, = K，； (4) 根据下式计算被检转台角位置e,处的分度误差为： A 0 i = 360 ? M ? (H) AN0+-N0_) - 0 !(。）。
2. 根据权利要求1所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于还包括 步骤（5):改变待测角度Qi,重复步骤（3)?（4)，直至转台所有待测角度检测完毕。
3. 根据权利要求1或2所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于激 光陀螺敏感轴与转台回转轴线二者夹角小于r。
4. 根据权利要求1所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于采用脉 冲记录装置记录激光陀螺输出脉冲增量，被检转台工作于角位置模式。
5. 根据权利要求1或4所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于转 台由零位正向转动到某个待测角度以及由该位置反向回到零位的时间相等或接近。
6. 根据权利要求5所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于转台角 速率为10?100° /s。
7. 根据权利要求1所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于采用零 偏稳定性优于〇. 〇l° A的激光陀螺。
8. 根据权利要求1、2或4所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于 Ns为1?10的整数，M为> 1的整数。
9. 根据权利要求1、2或4所述的基于激光陀螺的转台分度误差检测方法，其特征在于 取值上使Kl和K6相接近，K3和K4相接近，K1'和K6'相接近，K3'和K4'相接近。
【文档编号】G01C25/00GK104316081SQ201410552578
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月17日 优先权日:2014年10月17日
【发明者】谢元平, 龙兴武, 罗晖, 金世龙, 胡绍民, 于旭东, 魏国, 张鹏飞, 李耿 申请人:中国人民解放军国防科学技术大学