Разработка и исследование динамического гониометра на основе фотоэлектрического преобразователя угла

• Автор: Гончаров, Никита Викторович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Глава 1. Современное состояние углоизмерительной техники

1.1 Автоколлиматоры

1.2 Интерференционные приборы

1.3 Гониометры

1.4 Лазерный гониометр

1.4.1 Лазерный динамический гониометр в задачах калибровки многогранных призм и преобразователей угла

1.4.2 Бесконтактное измерение угловых параметров движения

объекта с помощью лазерного динамического гониометра

Выводы по главе

Глава 2. Гониометр на основе фотоэлектрического преобразователя угла

2.1 Принципы построения динамического гониометра на основе фотоэлектрического преобразователя угла
2.2 Бесконтактное измерение углового положения “внешнего” объекта
2.3 Особенности динамического гониометра, обусловленные использованием фотоэлектрического преобразователя угла
2.3.1. Временной метод интерполяции в динамическом гониометре
2.3.2. Систематическая погрешность и возможность ее компенсации
.«А
2.4 Отдельные компоненты динамического гониометра и требования к ним
2.4.1. Фотоэлектрический преобразователь угла
2.4.2 Нуль-индикатор
2.4.3 Привод
2.4.4 Конструкция и компоновка динамического гониометра
Выводы по главе
Глава 3. Влияние нестабильности скорости вращения на случайную
погрешность динамического гониометра
3.1 Влияние широкополосной составляющей нестабильности угловой скорости вращения
3.2 Влияние узкополосной составляющей нестабильности угловой
скорости вращения
Выводы по главе
Глава 4. Результаты экспериментальных исследований динамического
гониометра на основе фотоэлектрического преобразователя угла
4.1 Калибровка ЛИР-3170А
4.1.1. Исследование долговременной воспроизводимости систематической погрешности ЛИР-3170А
4.1.2. Исследование влияния температуры
4.1.3. Определение случайной погрешности ЛИР-3170А
4.2 Результаты использования разработанного динамического
гониометра при калибровке многогранной призмы
Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложение

Актуальность работы
В настоящее время угловые измерения ведутся во многих областях науки и техники: в машиностроении и приборостроении - для контроля геометрических параметров изделий и их пространственного положения, для точного позиционирования рабочих органов измерительной аппаратуры и станков; в навигации и ориентации - для определения положения ориентируемого объекта относительно выбранной системы координат или какого-либо ориентира; в строительстве - для контроля отдельных элементов и сооружений в целом; в астрономии и геодезии - для определения координат небесных или наземных объектов и т.п. Сфера использования методов и средств угловых измерений постоянно расширяется, что подтверждается большим числом публикаций, авторских свидетельств и патентов [1-12].
Важной тенденцией развития методов и средств угловых измерений является стремление к их полной автоматизации, повышению оперативности и надежности получаемой измерительной информации. Вследствие этого возникают требования к простоте конструкции, надежности в эксплуатации, * высокой точности в достаточно большом диапазоне измеряемых или
контролируемых угловых величин, возможности унификации отдельных узлов и даже конструкции в целом, высокой метрологической достоверности получаемых результатов, увеличению быстродействия, повышению срока службы измерительного прибора.
Одним из важнейших требований при проведении угловых измерений является обеспечение высокой точности, характеризуемой погрешностями измерений в десятые и даже сотые доли угловой секунды. Так например, Ф современные визуальные автоколлиматоры фирмы Мое11ег-\''ес1е1 достигают
точности угловых измерений порядка 1 угл.сек., а цифровые - порядка 0.03 угл.сек [9].
Технические характеристики двигателя приведены ниже:
- полезная мощность 10 Вт,
- номинальный вращающий момент 0,035 Н-м,
- напряжение питания шах 12В,
- частота вращения при максимальном напряжении питания и номинальном моменте 3000±300 об/мин,
- потребляемый ток при номинальном моменте 1,8 А,
- начальный пусковой момент 0,105Н-м,
- габаритные размеры 40x107 мм.
Скорость вращения ротора данного двигателя при номинальном значении напряжения (12В) составляет около 50 об/сек, а требуемая скорость вращения поворотного столика для решения гониометрических задач должна быть на уровне 0.5... 1 об/сек. Поэтому в разработанном ДГ использован механический редуктор, образованный двумя дисками разного диаметра и соединяющим их пассиком, обеспечивающий коэффициент редукции, равный 27. При этом предполагается, что при скорости вращения столика менее 1 об/сек ее регулировка обеспечивается изменением подаваемого на двигатель
напряжения.
Экспериментально были получены значения скорости вращения ротора ДГ при различных соотношениях приложенного напряжения питания и и тока / (Таблица 2.2). В дальнейших экспериментальных исследованиях, требуемая угловая скорость вращения поворотной платформы ДГ выбиралась исходя из этих значений.
Основным требованием, предъявляемым к приводу, следует считать обеспечение стабильности скорости вращения ротора гониометра, при которой динамической погрешностью гониометра можно пренебречь. Оценка требуемой стабильности скорости вращения будет сделана в главе 3.