本發(fā)明屬于高精度測角技術領域，具體涉及一種亞角秒級測角裝置。
背景技術：
角度測量是幾何量計量技術的重要組成部分，目前主要有以下幾類測角方法：機械測角法、電磁測角法、光學測角法和光電測角法等。機械測量法以多齒分度臺為代表，其結構簡單、成本低，但通常存在設備體積大、不能進行任意角度的測量缺點；電磁測角法以感應同步器為代表，其運行速度快、穩(wěn)定可靠，但存在與被測系統(tǒng)耦合度高、裝配精度要求高的缺點；光學測角法以激光干涉測角儀和光電自準直儀為代表，其具有高精度、非接觸的優(yōu)點，但同時存在光路復雜、測角范圍小的缺點；光電測角法以光學碼盤式傳感器測角和圖像傳感器測角為代表，二者都有廣泛的應用，但前者存在測角分辨率受限的缺點，后者則存在環(huán)境適應性差、現(xiàn)場調試復雜的缺點。
名稱為一種“高精度動態(tài)測角裝置及方法”（公告號：CN 105091844 A）的中國專利提供了一種基于高度細分的空間四頻差動激光陀螺，以單位時間內的角度增量輸出的高精度動態(tài)測角裝置，該裝置的測角精度高，動態(tài)范圍大，對被測載體無反力矩作用，適用于對轉軸的動態(tài)特性進行高精度的測量,但無法滿足靜態(tài)角度測量要求。名稱為“測角裝置”（公告號：CN 1936505 A）的中國專利提供了一種基于規(guī)則信號發(fā)生元件、不規(guī)則發(fā)生元件的轉動裝置以及用于獲取信號的傳感器的測角裝置，該裝置可以方便快捷的進行角度測量，適用性強，但是測量系統(tǒng)精度不高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種亞角秒級測角裝置，本發(fā)明能夠滿足高精度角度測試，具有極高的回轉精度和軸向精度，分辨率高、測角精度高、溫度系數(shù)小、測量對象應用廣泛。
本發(fā)明的技術方案如下：
本發(fā)明的亞角秒級測角裝置，其特點是，所述的測角裝置包括數(shù)個驅動電機、工作臺、芯軸、反饋系統(tǒng)、支承座、角度顯示器、驅動器、控制器、工控機。其中，反饋系統(tǒng)含有碼盤及讀數(shù)頭。其連接關系是，所述的工作臺位于支承座上方，反饋系統(tǒng)位于支承座下方。工作臺與支承座之間設置有一軸向支承間隙。芯軸位于支承座的中心，芯軸上端與工作臺固定聯(lián)接，下端與反饋系統(tǒng)中的碼盤固定聯(lián)接。芯軸與支承座之間設置有一徑向支承間隙。支承座上設置有驅動電機，驅動電機與支承座固定聯(lián)接。反饋系統(tǒng)中的讀數(shù)頭與支承座的底面固定聯(lián)接?？刂破鞣謩e與讀數(shù)頭、驅動器、工控機電聯(lián)接。驅動器分別與驅動電機電聯(lián)接；被測對象置于工作臺上，并與角度顯示器電聯(lián)接。
所述的驅動電機設置數(shù)量為2～4個，均布在工作臺的周圍，用于驅動工作臺回轉運動。
所述的被測對象的中心軸線、芯軸的旋轉中心軸為同軸設置。
所述的軸向支承間隙、徑向支承間隙采用空氣作為支承介質。
所述的反饋系統(tǒng)的碼盤中心軸線、芯軸的旋轉中心軸為同軸設置。
本發(fā)明中的被測對象可以是多面棱體、多齒分度臺、圓光柵、光學度盤等角度裝置中的一種。
當被測對象為多面棱體或多齒分度臺時，角度顯示器采用光電自準直儀。
當被測對象為圓光柵時，角度顯示器采用莫爾條紋讀數(shù)頭。
當被測對象為光學度盤時，角度顯示器采用光電顯微鏡。
本發(fā)明中的工作臺與支承座之間采用空氣靜壓支承，使得整個軸系實現(xiàn)高精度旋轉，獲得較高的回轉精度和軸向精度。
本發(fā)明中驅動電機可以是壓電陶瓷電機、力矩電機或伺服電機。
當所述的驅動電機采用壓電陶瓷電機時，驅動電機與工作臺之間通過摩擦驅動。
當所述的驅動電機采用力矩電機或伺服電機時，驅動電機與工作臺之間通過電磁驅動。
本發(fā)明中的反饋系統(tǒng)將信號實時反饋至控制器，控制器與工控機通信，同時將控制信號發(fā)送至驅動器，驅動器控制驅動電機使系統(tǒng)旋轉至指定位置。
本發(fā)明的有益效果是，采用超高精度空氣靜壓軸系，具有極高的回轉精度和軸向精度；當采用納米級摩擦驅動時，采用高刻線精度、高倍細分的反饋系統(tǒng)，具有分辨率高、測角精度高、溫度系數(shù)小等優(yōu)點；本發(fā)明適用于多面棱體、圓光柵、碼盤、多齒分度臺等裝置角度測量，應用廣泛，閉環(huán)穩(wěn)態(tài)精度高，具有優(yōu)良的重復精度，操作方便、簡單，具有較佳的實際應用價值。
附圖說明
圖1為本發(fā)明的一種亞角秒級測角裝置結構示意圖；
圖中，1.驅動電機 3.工作臺 4.被測對象 5.芯軸 7.碼盤 8.支承座 9.角度顯示器 10.驅動器 11.控制器 12.工控機 13.讀數(shù)頭。
具體實施方式
下面結合附圖及實施例詳細說明本發(fā)明內容。
以下實施例僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制。有關技術領域的人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術方案也屬于本發(fā)明的范疇。
實施例1
圖1為本發(fā)明的一種亞角秒級測角裝置結構示意圖。在圖1中，本發(fā)明的亞角秒級高精度測角裝置包括驅動電機1、工作臺3、芯軸5、反饋系統(tǒng)、支承座8、角度顯示器9、驅動器10、控制器11、工控機12。其中，反饋系統(tǒng)含有碼盤7及讀數(shù)頭13。其連接關系是，所述的工作臺3位于支承座8上方，反饋系統(tǒng)位于支承座8下方。工作臺3與支承座8之間設置有一軸向支承間隙。芯軸5上端與工作臺3固定聯(lián)接，下端與反饋系統(tǒng)中的碼盤7固定聯(lián)接。芯軸5位于支承座8的中心，芯軸5與支承座8之間設置有一徑向支承間隙。支承座8上設置有驅動電機，驅動電機1與支承座8固定聯(lián)接。反饋系統(tǒng)中的讀數(shù)頭13與支承座8的底面固定聯(lián)接?？刂破?1分別與讀數(shù)頭13、驅動器10、工控機12電聯(lián)接。驅動器10分別與驅動電機1電聯(lián)接。被測對象4置于工作臺3上，并與角度顯示器9電聯(lián)接。
所述的被測對象4的中心軸線、芯軸5的旋轉中心軸為同軸設置。
所述的軸向支承間隙、徑向支承間隙采用空氣作為支承介質，使得整個軸系實現(xiàn)高精度旋轉，獲得較高的回轉精度和軸向精度。
所述的反饋系統(tǒng)的碼盤7的中心軸線、芯軸5的旋轉中心軸為同軸設置。
本實施例中，所述的驅動電機設置數(shù)量為四個，均布在工作臺3的周圍，驅動電機1為其中一個，驅動電機用于驅動工作臺3回轉運動。
本發(fā)明中的反饋系統(tǒng)將信號實時反饋至控制器11，控制器11與工控機12通信，同時將控制信號發(fā)送至驅動器10，驅動器10控制驅動電機1使系統(tǒng)旋轉至指定位置。
本實施例中，被測對象4為多面棱體；角度顯示器9采用光電自準直儀；驅動電機1采用壓電陶瓷電機，壓電陶瓷電機與工作臺3之間通過摩擦驅動。
在本實施例中，對一塊0級36面多面棱體的角度精度進行檢測。實施步驟為：
1. 將亞角秒級高精度測角裝置安裝在一隔振地基上。
2.調整多面棱體回轉中心軸線與測角裝置回轉中心軸線，使其偏差不大于0.002 mm。
3. 調整光電自準直儀，使光電自準直儀出射平行光的光束中心與多面棱體工作面中心重合，視軸垂直于棱體工作面并與中心重合。
4. 按多面棱體的相鄰面分度角度旋轉測角裝置檢測多面棱體。
實施例2
本實施例與實施例1的結構相同，不同之處是，被測對象4為圓光柵；角度顯示器9采用莫爾條紋讀數(shù)頭；驅動電機1采用力矩電機，力矩電機與工作臺3之間通過電磁驅動。