本发明专利技术涉及精密小角度测量领域，提出一种大量程高分辨力自准直小角度检查装置与检查方法，工作台由工作台转轴、工作台转轴座、位移执行器共同支撑放置在底座上；所述位移执行器由电机丝杠、压电陶瓷轴向连接组成，能够同时发生大量程高分辨力位移，驱动工作台绕轴发生大量程高分辨力角度变化；所述自准直仪和自准直仪座固定放置在底座上，光轴和工作台轴线平行且处于同一高度上，通过测量工作台端面上的平面反射镜的角度变化来反映工作台的角度变化，由显示及主控模块实时接收角度测量数据并发送位移驱动信号，实现角度发生与测量的闭环反馈控制；本发明专利技术采用复合驱动装置实现角度发生和自准直仪测角技术，具有大量程高分辨力的角度发生与测量功能、角度测量精度高速度快、测量过程自动非接触，测量效率高的技术优势。测量效率高的技术优势。测量效率高的技术优势。
【技术实现步骤摘要】
一种大量程高分辨力自准直小角度检查装置及其检查方法
[0001]本专利技术属于精密小角度测量领域，具体涉及大量程高分辨力自准直小角度检查装置及其检查方法。
技术介绍
[0002]精密小角度测量是几何量计量领域的重要组成部分，在超精密加工制造、半导体加工、精密运动控制、大型设备加工与装配等领域具有广泛的应用。常用的精密小角度测量仪器有框式水平仪、条式水平仪、合像水平仪、电子水平仪、自准直仪等，其角度测量水平对上述领域的发展至关重要。
[0003]精密小角度测量仪器为了保证其测量性能，需要定期进行校准，常用的校准仪器为小角度检查仪。小角度检查仪是一种用于产生标准微小角度的测量仪器，具有精度高、分辨力高、测量速度快、结构简单等特点。
[0004]传统结构小角度检查仪如图1所示，该装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、工作台支撑轴5、底座6、第一定位指示计7、第二定位指示计8；底座6水平放置，工作台1与工作台转轴2和工作台支撑轴5固定连接，两端分别由工作台转轴座3和位移执行器4支撑并放置在底座6上；第一定位指示计7和第二定位指示计8竖直放置在工作台1上方，两个定位指示计平行且距离固定，测头接触工作台上1表面。位移执行器4在竖直方向上发生位移，带动工作台支撑轴5产生高度变化，工作台1绕工作台转轴2发生微小转动，带动工作台1上表面发生倾斜；两个定位指示计的测头跟随工作台1上表面的高度变化，沿各自定位指示计轴线运动并探测出位移变化量；根据两个定位指示计的位移变化量和已知的两个定位指示计距离可以计算得到工作台1当前的角度值；通过在一侧定位指示计测头下放置已知厚度的量块，利用正切原理计算发生变化的角度值。
[0005]综上所述，传统结构的小角度检查仪存在以下问题：
[0006]1、传统结构小角度检查仪的角度发生是基于正切原理，发生角度的准确与否取决于两个定位指示计轴向位移测量精度、两个定位指示计距离的精度、量块的精度，角度计算过程包含多个物理量，无法对工作台角度变化进行直接测量，大角度下存在明显的非线性误差，全量程角度发生精度低；
[0007]2、传统结构小角度检查仪使用的定位指示计和手动放置量块，采用的是接触式的测量方式，长时间工作后存在测头与量块磨损的情况，使角度发生存在微小误差，产生小角度检查仪精度下降的问题，导致仪器精度与寿命下降，需要定期维护；
[0008]3、传统结构小角度检查仪发生角度的量程和分辨力取决于定位指示计的量程和分辨力、两个定位指示计的距离和所使用量块的厚度；受仪器结构设计、零部件的材料和尺寸空间等综合考虑，导致小角度检查仪难以实现大量程微纳弧度量级高分辨力的角度发生，对高精度测角仪器的检定能力有限。
技术实现思路
[0009]本专利技术提供一种大量程高分辨力自准直小角度检查装置及其检查方法，针对传统结构小角度检查仪存在多个物理量、测量链长且无法实现直接角度测量、接触测量方式存在磨损、无法实现大量程高分辨力的角度发生等问题；本申请具有直接对工作台角度进行非接触式角度测量、角度测量量程大、分辨力高、自动测量效率高等技术优势。
[0010]本专利技术通过以下技术方案实现：
[0011]一种大量程高分辨力自准直小角度检查装置，所述检查装置包括工作台1、工作台转轴2、工作台转轴座3、位移执行器4、底座6、平面反射镜9、自准直仪10、自准直仪座11、位移驱动模块12、数据采集模块13和显示及主控模块14；
[0012]所述底座6水平放置，所述工作台1和工作台转轴2固定连接，所述工作台转轴2与工作台转轴座3配合使用，分别由工作台转轴座3和位移执行器4支撑工作台1的两端，所述工作台转轴座3和位移执行器4均放置在底座6上；
[0013]所述平面反射镜9固定设置在工作台1活动端的侧面上，所述平面反射镜9与工作台1的上表面垂直；所述工作台1绕轴旋转会带动平面反射镜9俯仰角发生变化，平面反射镜9俯仰角变化代表了工作台1发生的角度变化；
[0014]所述自准直仪10通过自准直仪座11固定连接到底座6上，所述自准直仪10的光轴高度与平面反射镜9的中心高度一致，上述自准直仪10的光轴垂直于平面反射镜9平面；
[0015]所述位移驱动模块12接收来自显示及主控模块14的驱动信号，控制位移执行器4产生响应的位移变化；数据采集模块13采集自准直仪10测量角度产生的光电传感器数据并发送上传至显示及主控模块14计算测量的角度值。
[0016]进一步的，所述位移执行器4包含电机和丝杠41、连接器42和压电陶瓷43
[0017]所述位移执行器4由电机和丝杠41、连接器42、压电陶瓷43串联在同一轴线上，电机和丝杠41用于发生大量程低分辨力位移，压电陶瓷43用于发生小量程高分辨力位移，连接器42起固定连接作用，共同实现大量程高分辨力位移；
[0018]所述位移执行器4推动工作台1的活动端绕工作台转轴2发生微小转动。
[0019]一种大量程高分辨力自准直小角度检查方法，所述检查方法应用所述大量程高分辨力自准直小角度检查装置，所述检查方法具体为：
[0020]步骤a、装置开机自检，并调整工作台1至水平状态，将被测角度测量仪器平稳放置在工作台1中心位置；
[0021]步骤b、仪器静置预热，并调整装置角度测量零位；
[0022]步骤c、对被测角度测量仪器进行检定参数的设定，设置检定的角度变化范围[a，b]，检定步长L0，检定点个数n，即n＝(b
‑
a)/L0+1，生成n个检定点标准角度a、a+L0、a+2L0、
……
、a+(n
‑
2)L0、b；
[0023]步骤d、根据设定的参数进行检定；
[0024]步骤e、显示及主控模块14按照检定需求处理存储的标准角度数据和测量数据，输出被测角度测量仪器的检定报告，完成检定。
[0025]进一步的，所述自检为测试角度测量的全量程范围内位移驱动功能和角度测量功能是否正常。
[0026]进一步的，将自准直仪10的角度测量示数漂移至稳定后，再次驱动位移执行器4使
自准直仪10测量角度值为0，记此位置为装置角度测量零位。
[0027]进一步的，所述检定过程为，
[0028]步骤d1、驱动位移执行器4的电机和丝杠41使工作台1发生角度变化，使自准直仪10测量的角度值接近第一个检定点标准角度a，且差值在压电陶瓷43行程范围内，再次驱动压电陶瓷43使自准直仪10测量的角度值等于第一个检定点标准角度a，记录当前时刻被测角度测量仪器的角度示数x1；
[0029]步骤d2、重复步骤d1，装置依次发生其他检定点标准角度a+L0、a+2L0、
……
、a+(n
‑
2)L0、b，依次记录被测角度测量仪器的角度示数x2、x3、
……
、x
(n
‑
1)
、x
n
。
[0030]一种本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大量程高分辨力自准直小角度检查装置，其特征在于：所述检查装置包括工作台(1)、工作台转轴(2)、工作台转轴座(3)、位移执行器(4)、底座(6)、平面反射镜(9)、自准直仪(10)、自准直仪座(11)、位移驱动模块(12)、数据采集模块(13)和显示及主控模块(14)；所述底座(6)水平放置，所述工作台(1)和工作台转轴(2)固定连接，所述工作台转轴(2)与工作台转轴座(3)配合使用，分别由工作台转轴座(3)和位移执行器(4)支撑工作台(1)的两端，所述工作台转轴座(3)和位移执行器(4)均放置在底座(6)上；所述平面反射镜(9)固定设置在工作台(1)活动端的侧面上，所述平面反射镜(9)与工作台(1)的上表面垂直；所述工作台(1)绕轴旋转会带动平面反射镜(9)俯仰角发生变化，平面反射镜(9)俯仰角变化代表了工作台(1)发生的角度变化；所述自准直仪(10)通过自准直仪座(11)固定连接到底座(6)上，所述自准直仪(10)的光轴高度与平面反射镜(9)的中心高度一致，上述自准直仪(10)的光轴垂直于平面反射镜(9)平面；所述位移驱动模块(12)接收来自显示及主控模块(14)的驱动信号，控制位移执行器(4)产生响应的位移变化；数据采集模块(13)采集自准直仪(10)测量角度产生的光电传感器数据并发送上传至显示及主控模块(14)计算测量的角度值。2.根据权利要求1所述大量程高分辨力自准直小角度检查装置，其特征在于：所述位移执行器(4)包含电机和丝杠(41)、连接器(42)和压电陶瓷(43)所述位移执行器(4)由电机和丝杠(41)、连接器(42)、压电陶瓷(43)串联在同一轴线上，电机和丝杠(41)用于发生大量程低分辨力位移，压电陶瓷(43)用于发生小量程高分辨力位移，连接器(42)起固定连接作用，共同实现大量程高分辨力位移；所述位移执行器(4)推动工作台(1)的活动端绕工作台转轴(2)发生微小转动。3.一种大量程高分辨力自准直小角度检查方法，其特征在于：所述检查方法应用如权利要求1
‑
2任一项所述大量程高分辨力自准直小角度检查装置，所述检查方法具体为：步骤a、装置开机自检，并调整工作台(1)至水平状态，将被测角度测量仪器平稳放置在工作台(1)中心位置；步骤b、仪器静置预热，并调整装置角度测量零位；步骤c、对被测角度测量仪器进行检定参数的设定，设置检定的角度变化范围[a，b]，检定步长L0，检定点个数n，即n＝(b
‑
a)/L0+1，生成n个检定点标准角度a、a+L0、a+2L0、
……
、a+(n
‑
2)L0、b；步骤d、根据设定的参数进行检定；步骤e、显示及主控模块(14)按照检定需求处理存储的标准角度数据和测量数据，输出被测角...
【专利技术属性】
技术研发人员：于洋，谭久彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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