[发明专利]一种转台动态角位置误差测量精度提高装置及校正方法

说明书

本发明属于高精度测角技术，涉及一种转台动态角位置误差测量精度提高装置及方法。所述转台动态角位置误差测量精度提高装置包括测角传感器，高稳定度外同步时钟，伺服电机控制系统，伺服电机，其中，测角传感器由空间四频差动激光陀螺及其控制电路构成，它与被测转台的伺服电机控制系统之间使用高稳定度时钟信号进行同步，伺服电机控制系统和高精度测角传感器都将其高速的角增量信息传输给PXI测控系统，由PXI测控系统输出动态角位置误差信息。本发明采用PXI测控模块与电机控制系统深度耦合的方式，在两者之间通过数十MHz的同步时钟及高速的锁相环技术，将二者的时钟失准及时钟抖动都控制在纳秒量级，实现了转角动态误差的超高速、高精度同步测量。

技术领域

本发明属于转角动态误差测量技术，涉及一种转台动态角位置误差测量精度提高装置及校正方法。

背景技术

角度测量是几何量计量技术的重要组成部分，特别是高精度动态角度标定，例如在数控机床、高精度转台、卫星天线、远程望远镜等领域，都存在着既要求静态定位精度，也要求稳定的转动动态特性，也就是在相对较高速率的转动下其角位置精度的问题。此前，对转台特性的高精度测量通常会选择使用光学码盘或基于自准直仪的方法，但前者存在着精度有限，无法对角度转动的动态特性进行测量，而后者则存在测角范围小，无法整周测量等缺点。此外，目前的大多数角度测量方法无法实现很高数据更新率(例如，10⁵Hz量级)的角增量输出，对深入研究转台控制系统的动态特性会有一定的影响。

发明内容

本发明的目的是：提供一种超高速、大动态范围的转台动态角位置误差测量精度提高装置。

另外，本发明还提供一种转台动态角位置误差测量校正方法。

本发明的技术方案是：一种转台动态角位置误差测量精度提高装置，其包括测角传感器，过渡板、电机控制系统及PXI测控系统，其中，测角传感器由空间四频差动激光陀螺及其控制电路组成，测角传感器通过过渡板安装在待测转台上，并连接PXI测控系统，所述PXI测控系统基于超高速时基电路，其通过信号通道和数据通道与电机控制系统连接，而电机控制系统连接带动待测转台转动的伺服电机。

所述PXI测控系统包括三个边沿检测模块、三个锁存器、鉴相器、环路滤波器、压控振荡器和N倍分频器、若干计数器以及数据处理模块，其中，左右陀螺的TTL信号分别经各自边沿检测模块一路经计算器连接到数据处理模块上，一路连接到锁存器上，接收同步时钟信号的鉴相器与环路滤波器、压控振荡器和N倍分频器构成高速锁相环，且压控振荡器连接到计数器，该计数器分三路经三个锁存器连接到数据处理模块，接收采样时钟的边沿检测模块一路直接连接数据处理模块，一路经锁存器后连接数据处理模块。

一种转台动态角位置误差测量校正方法，其电机控制系统根据目标角位置向伺服电机发送控制命令字，伺服电机根据收到的命令字带动被测转台的转动角度及方向，但转台实际转过的角度与目标角位置之间会存在角秒量级的误差，该角秒量级的角位置误差由被PXI测控系统测量得到，电机控制系统将根据PXI测控系统所测得的角位置误差进行角位置修正，直至其角位置误差低于预定的角位置定位精度。

所述的转台动态角位置误差测量校正方法，其包括如下步骤：

步骤1：测角传感器工作参数标定

在开始正式测量前对所用的空间四频差动激光陀螺的工作参数进行测定和设置；

步骤2：完成动态角位置定位误差测定

在电机控制系统与PXI测控系统之间建立稳定的高速同步时钟，电机控制系统与PXI测控系统同步给出角位置信号，PXI测控系统的角位置信号来自于测角传感器，而电机控制系统的角位置信号是来自于转台的角位置反馈信号；

步骤3：完成动态角位置校正