一种新型激光测角仪
王洪烈 （北京光电技术研究所）
1引言
电机行业中，有些电机，如步进电机、自整角机等常需要无接触测量转角。本文介绍一种新型无接触测角仪。该仪器采用激光准直、跟踪测量技术，并利用微机进行数控，自动纪录数据，从而能精确地进行角度测量，其精度可达到±15s。
由于采用了放射形法兰盘装卡电机，装卡速度较快，亦可用于在线测试。从而提高了测量工效，它是光、机、电三位一体的专用仪器。
2仪器的组成
本仪器由5个部分组成：激光准直；ccd接收器；机械传动；角度基准；微机。仪器组成示意图如图1所示。
激光准直由半导体激光器、光学准直望远镜、靶标及激光电源等组成。接收器由ccd器件、干涉滤光片、成象物镜系统、接口电路等构成。机械传动由光学支撑基座、蜗轮副、测量传动、步进电动机及电源等组成。角度基准由高精度光电编码器及驱动放大电路构成。微机包括面板功能选择、微机和主接口板、数显和打印机及电源等。
3仪器工作原理
电机固定于放射形法兰盘上，电机轴上贴上反射靶标纸条（另一面为不干胶），该反射靶标上印有特殊光学条纹，进行测角时，半导体激光器的光束经准直后照射到该靶标上。靶标将光束反射回聚焦成像物镜上，进而在ccd器件光敏面上成像。当被测电机走过一步或到达一个新角度时，测试头在微机控制下，自动跟踪并对准新位置。此时伺服机械系统主轴带动的光学编码器也走过了真实的角度，微机纪录下该角度数据。当被测电机转过一周时，微机也就纪录了电机在各个被测位置时的所有角度数据，并及时给以统计和补偿修正。
在完成所需的测量时，可以按指定的内容进行打印输出，如****距角、原点误差值、步距误差分配等有关数据。从而极大地方便了电机的各项技术指标的测试。
4仪器的特点
a．精度高：由于采用了激光准直技术，并采用了ccd接收器件，可以方便地随时修正系统各个部分引入的误差，再加上采用了高精度的光学编码器，使测角精度达到士15s。
b．安装要求较低：由于采用了放射形法兰盘，使电机直径在φ6～200mm范围内均可方便安装，不必再加装转接法兰盘，而且既使偏心达正负百分之但是轴径的范围，测角精度仍可满足要求。
c．一机多用：仅仅更换专用软件，就可以进行自整角机或其它品种电机的测量。
软件框图如图2所示。
5结语
这类激光测角仪几年来陆续设计生产了几台。早期产品主要应用于步进电机、自整角机的测量上，其中的激光器采用he/ne激光器，其功率稳定性仅做到百分之0.3左右；另一方面考虑到成本因素，基本未在光束稳定性方面采取闭环调整等措施，其光束稳定性也在±2mrad的范围，因而该仪器早期产品的测量精度较低，整体温度漂移也较大。在后期的
产品中，采用了全闭环光反馈恒流电源供电的半导体激光器作光源，使光强的稳定性大为提高，达到百分之0.01，又增加了半导体恒温载体，进一步稳定了半导体激光器的温度工作条件，温度稳定在±0.01℃的范围内，便光束稳定性大约提高一个数量级，仪器的技术性能和指标有了较大提高。
以应用于印刷机滚筒轴角测量系统中的一台激光测角仪的性能为例，该仪器在验收重复性一项技术指标时，在24h内，环境温度在15～28℃范围内，连续测量100个角度周期，归一化测量角度重复性稳定在±1.8”的范围内。该仪器被计量部门认定为该厂整机校验仪器。
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