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提出了一种利用表面刻有周期性规则图案的陀螺转子进行非接触式角度测量的方法,这种方法利用光电传感器读取陀螺转子表面的图案信息,从而实时测量陀螺转子的偏转角。介绍了这种测角方法的原理和测角装置的结构,并建立三维几何模型,详细推导了测角方法的角度解算算法,得到了陀螺转子在无偏转、一维偏转及二维偏转三种情况下的偏转角与光电传感器测得的陀螺转子表面图案信息之间的关系曲线或曲面。计算结果表明,两个正交方向的光电传感器共同探测,即可得到陀螺转子的偏转角及偏转方向,其结果唯一,且测角范围大于30°。该测角方法可用于静态测量和高速动态测量。
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第
卷
第
期
中
国
激
光
年
月
CHINESEJOURNALOFLASERS
October
基于陀螺转子的非接触式光电测角方法
王 先 华
贾
森
高 立 民
肖 茂 森
吴 易 明
中国科学院西安光学精密机械研究所光学定向与测量技术研究室
陕西 西安
摘要
提出了一种利用表面刻有周期性规则图案的陀螺转子进行非接触式角度测量 的方 法
这种 方法 利用光 电传
感器读取陀螺转子表面的图案信息
从而实时测量陀螺转子的偏转角
介绍了这种 测角 方法的 原理 和测角 装置 的
结构
并建立三维几何模型
详细推导了测角方法的 角度 解算 算 法
得 到了 陀螺 转 子在 无偏 转
一 维偏 转及 二 维偏
转三种情况下的偏转角与光电传感器测得的陀螺转子表面图案信息之间的关 系曲 线或曲 面
计算 结果 表明
两个
正交方向的光电传感器共同探测
即可得到陀螺转子 的偏 转角 及 偏转 方向
其 结果 唯一
且 测角 范围 大 于
该
测角方法可用于静态测量和高速动态测量
关键词
测量
非接触式测量
光电传感器
陀螺转子
中图分类号
文献标识码
doi
:
.
/
CJL.
NonGContactPhotoelectricAn
g
leMeasurementBasedonG
y
rorotor
Laborator
y
o
f
O
p
ticalDirectionaand MeasurementTechnolo
gy
Xi′anInstituteo
f
O
p
ticsand
Precision Mechanics ChineseAcadem
y
o
f
Sciences Xi′an Shaanxi
China
Abstract
Ke
y
words
OCIScodes
收稿日期
收到修改稿日期
基金项目
西部之光项目
国家自然科学基金青年基金
作者简介
王先华
男
博士
助理研究员
主要从事光电精密测量技术方面的研究
引
言
角度测量是计量科学中发展较为完备的一个分支
主要的测角技术包括机械式
电磁式和光学式测角三
大类
机械式和电磁式测角技术大多为手工测量
不易 实现自动化
其应用范围 受到了限制
光学测角
技术以其较高的测量精度受到人们的重视
其应用也越来越广泛
目前
光学测角常用的方法有光学分度头
法
多面棱镜法
光电编码器法
自准直法
叠栅条纹 法
平行干涉 图 法
圆光栅法
光学内反 射 法
激光干涉
法
环形激光法等
这些方法大部分已成功应用于角度 的精密测量 中
但是
光学仪器的 操作复杂
很难
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