一種新型激光測角儀
王洪烈 （北京光電技術研究所）
1引言
電機行業中，有些電機，如步進電機、自整角機等常需要無接觸測量轉角。本文介紹一種新型無接觸測角儀。該儀器采用激光準直、跟蹤測量技術，并利用微機進行數控，自動紀錄數據，從而能精確地進行角度測量，其精度可達到±15s。
由于采用了放射形法蘭盤裝卡電機，裝卡速度較快，亦可用于在線測試。從而提高了測量工效，它是光、機、電三位一體的專用儀器。
2儀器的組成
本儀器由5個部分組成：激光準直；ccd接收器；機械傳動；角度基準；微機。儀器組成示意圖如圖1所示。
激光準直由半導體激光器、光學準直望遠鏡、靶標及激光電源等組成。接收器由ccd器件、干涉濾光片、成象物鏡系統、接口電路等構成。機械傳動由光學支撐基座、蝸輪副、測量傳動、步進電動機及電源等組成。角度基準由高精度光電編碼器及驅動放大電路構成。微機包括面板功能選擇、微機和主接口板、數顯和打印機及電源等。
3儀器工作原理
電機固定于放射形法蘭盤上，電機軸上貼上反射靶標紙條（另一面為不干膠），該反射靶標上印有特殊光學條紋，進行測角時，半導體激光器的光束經準直后照射到該靶標上。靶標將光束反射回聚焦成像物鏡上，進而在ccd器件光敏面上成像。當被測電機走過一步或到達一個新角度時，測試頭在微機控制下，自動跟蹤并對準新位置。此時伺服機械系統主軸帶動的光學編碼器也走過了真實的角度，微機紀錄下該角度數據。當被測電機轉過一周時，微機也就紀錄了電機在各個被測位置時的所有角度數據，并及時給以統計和補償修正。
在完成所需的測量時，可以按指定的內容進行打印輸出，如****距角、原點誤差值、步距誤差分配等有關數據。從而極大地方便了電機的各項技術指標的測試。
4儀器的特點
a．精度高：由于采用了激光準直技術，并采用了ccd接收器件，可以方便地隨時修正系統各個部分引入的誤差，再加上采用了高精度的光學編碼器，使測角精度達到士15s。
b．安裝要求較低：由于采用了放射形法蘭盤，使電機直徑在φ6～200mm范圍內均可方便安裝，不必再加裝轉接法蘭盤，而且既使偏心達正負百分之但是軸徑的范圍，測角精度仍可滿足要求。
c．一機多用：僅僅更換專用軟件，就可以進行自整角機或其它品種電機的測量。
軟件框圖如圖2所示。
5結語
這類激光測角儀幾年來陸續設計生產了幾臺。早期產品主要應用于步進電機、自整角機的測量上，其中的激光器采用he/ne激光器，其功率穩定性僅做到百分之0.3左右；另一方面考慮到成本因素，基本未在光束穩定性方面采取閉環調整等措施，其光束穩定性也在±2mrad的范圍，因而該儀器早期產品的測量精度較低，整體溫度漂移也較大。在后期的
產品中，采用了全閉環光反饋恒流電源供電的半導體激光器作光源，使光強的穩定性大為提高，達到百分之0.01，又增加了半導體恒溫載體，進一步穩定了半導體激光器的溫度工作條件，溫度穩定在±0.01℃的范圍內，便光束穩定性大約提高一個數量級，儀器的技術性能和指標有了較大提高。
以應用于印刷機滾筒軸角測量系統中的一臺激光測角儀的性能為例，該儀器在驗收重復性一項技術指標時，在24h內，環境溫度在15～28℃范圍內，連續測量100個角度周期，歸一化測量角度重復性穩定在±1.8”的范圍內。該儀器被計量部門認定為該廠整機校驗儀器。
進入： |
