阅读说明：本技术 一种基于差动程控多齿分度台的测角仪 (Goniometer based on differential program-controlled multi-tooth dividing table ) 是由 任梦晴 王晓卿 王飞 郭志 吴昊 柯四十 于 2019-10-22 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于差动程控多齿分度台的测角仪,包括光电自准直仪、测角平台、差动程控多齿分度台、连接电缆和控制电箱,差动程控多齿分度台和光电自准直仪安装在测角平台上,差动程控多齿分度台和光电自准直仪安分别通过连接电缆与控制电箱连接；差动程控多齿分度台由台面、第一多齿分度台、第一转位电机支架、第一转位传动件、第一转位电机、第二多齿分度台、第二转位电机支架、第二转位电机、导电滑环、第一升降摇柄、第一升降电机、第一升降电机支架、第一升降传动件、第二升降摇柄、第二升降电机、第二升降电机支架、第二升降传动件组成。本发明测角精度和重复定位精度高、角度分辨率小、使用寿命长、操作方便的优点。(The invention discloses a differential program-controlled multi-tooth dividing table-based goniometer, which comprises a photoelectric autocollimator, a goniometer platform, a differential program-controlled multi-tooth dividing table, a connecting cable and a control electric box, wherein the differential program-controlled multi-tooth dividing table and the photoelectric autocollimator are arranged on the goniometer platform, and the differential program-controlled multi-tooth dividing table and the photoelectric autocollimator are respectively connected with the control electric box through the connecting cable; the differential program-controlled multi-tooth dividing table consists of a table top, a first multi-tooth dividing table, a first indexing motor support, a first indexing transmission part, a first indexing motor, a second multi-tooth dividing table, a second indexing motor support, a second indexing motor, a conductive sliding ring, a first lifting rocking handle, a first lifting motor support, a first lifting transmission part, a second lifting rocking handle, a second lifting motor support and a second lifting transmission part. The invention has the advantages of high angle measurement precision and repeated positioning precision, small angle resolution, long service life and convenient operation.)

一种基于差动程控多齿分度台的测角仪

技术领域

本发明涉及测角装置，尤其是涉及一种基于差动程控多齿分度台的测角仪。

背景技术

测角仪是一种应用于测量角度块规、多面棱体、光学棱镜等高精度角度光学器件的重要装置。

在光学角度零件(如棱镜、多面镜、五棱镜等)加工过程中，需要知道各面之间的夹角，如对角度的精度要求高，则对检测仪器同样要有高的精度要求，目前国外高精度测角仪(如德国MOLLER等)基本是采取精密光学度盘配上自准直管来实现，光学度盘的刻线数越多，加工难度越大，刻线的分度精度很难提高，所以测角仪精度受到限制(如MOLLER提供最高精度单次测量误差2″,多次测量平均误差6″)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测角精度和重复定位精度高、角度分辨率小、使用寿命长、操作方便的测角仪，该测角仪基于两套多齿分度台，可以提供很高的角度精度和重复定位精度，两套多齿分度台通过差分得到很高的角度分辨率，由于端齿盘的结构特点，齿面磨损不会影响精度使得其使用寿命长，利用电机实现多齿分度台的升降和转位，使得操作方便。

本发明的目的是这样实现的：

一种基于差动程控多齿分度台的测角仪，包括光电自准直仪、测角平台、差动程控多齿分度台、连接电缆和控制电箱，特征是：差动程控多齿分度台和光电自准直仪安装在测角平台上，光电自准直仪的光管高度大于差动程控多齿分度台的台面高度，差动程控多齿分度台和光电自准直仪安分别通过连接电缆与控制电箱连接；

差动程控多齿分度台由台面、第一多齿分度台、第一转位传动件、第一转位电机支架、第一转位电机、第二多齿分度台、第二转位传动件、第二转位电机支架、第二转位电机、导电滑环、第一升降摇柄、第一升降电机、第一升降电机支架、第一升降传动件、第二升降摇柄、第二升降电机、第二升降电机支架、第二升降传动件组成，台面通过螺钉安装在第一多齿分度台的上端面上，第一多齿分度台安装在第二多齿分度台的上端面，校准第一多齿分度台的上端面外圆与第二多齿分度台的上端面外圆同轴，使得两者同轴度不大于.mm，使用胶液固定此时第一多齿分度台的位置，然后通过螺钉紧固第一多齿分度台的位置，在第二多齿分度台的中间孔中安装有导电滑环；螺钉穿过“L”形的第一转位电机支架的竖板将第一转位电机支架安装在第一多齿分度台的侧壁上，第一转位电机通过螺钉安装在第一转位电机支架的横板底部，第一转位电机的输出轴向上穿过第一转位电机支架的横板，在第一转位电机的输出轴上安装有第一转位传动件，第一转位电机与第一多齿分度台通过第一转位传动件传动，第一升降电机通过第一升降电机支架安装在与第一转位电机轴向相对的第一多齿分度台的侧壁上，在第一升降电机的尾端安装有第一升降摇柄，在第一升降电机的输出轴上安装有第一升降传动件，第一升降电机与第一多齿分度台通过第一升降传动件传动；螺钉穿过“L”形的第二转位电机支架的竖板将第二转位电机支架安装在第二多齿分度台的侧壁上，第二转位电机通过螺钉安装在第二转位电机支架的横板底部，第二转位电机的输出轴向上穿过第二转位电机支架的横板，在第二转位电机的输出轴上安装有第二转位传动件，第二转位电机与第二多齿分度台通过第二转位传动件传动，第二升降电机通过第二升降电机支架安装在与第二转位电机轴向相对的第二多齿分度台的侧壁上，在第二升降电机的尾端安装有第二升降摇柄，在第二升降电机输出轴上安装有第二升降传动件，第二升降电机与第二多齿分度台通过第二升降传动件传动；其中：第一转位电机的接线和第一升降电机的接线均通过导电滑环接到第二多齿分度台上，第一转位电机的接线、第一升降电机的接线与第二转位电机的接线、第二升降电机的接线一起焊接到外部的接插件上，通过接插件与连接电缆相连。

第一多齿分度台的齿数为391齿，第二多齿分度台的齿数为720齿，都是使用刚性直齿端齿盘，表面硬化、防锈处理。两者做成一体构成差动程控多齿分度台，等效281520齿的程控多齿分度台，能提供最小到4.6″角度标准，其各小角度对应720和391多齿分度台位置如下表1。

表1差动小角度对照表：

本发明由光电自准直仪、测角平台、差动程控多齿分度台、连接电缆、控制电箱构成，差动程控多齿分度台通过第一升降电机带动第一多齿分度台的上齿盘抬起和下降，由第一转位电机带动第一多齿分度台的上齿盘转到指定角度位置，同时通过第二升降电机带动第二多齿分度台的上齿盘抬起和下降，通过第二转位电机带动第二多齿分度台的上齿盘转到指定角度位置，有便捷、准确的转动角度功能；光电自准直仪和差动程控多齿分度台都安装在测角平台上，控制电箱直接完成转角控制、测量角度的功能，一次安装后无需拆装就可以直接在控制电箱输入角度，完成角度光学器件的测量。使用时，通过控制电箱来控制差动程控多齿分度台的转动角度，光电自准直仪通过发射光线和接收光线，得到被测物的角度值并通过控制电箱的显示屏显示出来

因此，本发明具有以下优点：

1、测角精度和重复定位精度高：本发明所使用常规的第一多齿分度台、第二多齿分度台均使用端齿盘，相应的平均效应使得第一多齿分度台、第二多齿分度台的角度精度≤0.2″、重复定位精度≤0.05″；

2、角度分辨率小：391齿的第一多齿分度台和720齿的第二多齿分度台差分后等效于281520的多齿分度台，能提供最小角度为4.6″；

3、使用寿命长：主要运动件为第一多齿分度台、第二多齿分度台，第一多齿分度台、第二多齿分度台使用的齿盘在直齿磨损的情况下不会降低精度，依然能正常使用，可靠性高；

4、便于操作：本发明是通过控制电箱来控制角度差分和角度光学器件的测量，在控制电箱上直接输入需要转动的角度就可以得到结果，操作简单。

本发明适用于科研、计量部门的实验、仪器及机械制造业的光学器件角度计量、检测之用。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是差动程控多齿分度台的剖视图；

其中：1－光电自准直仪；2－测角平台；3－差动程控多齿分度台；4－连接电缆；5－控制电箱；301—台面；302—第一多齿分度台；303—第一转位传动件；304—第一转位电机支架；305—第一转位电机；306—第二多齿分度台；307—第二转位传动件；308—第二转位电机支架；309—第二转位电机；310—导电滑环；311—第二升降摇柄；312—第二升降电机；313—第二升降电机支架；314—第二升降传动件；315—第一升降摇柄；316—第一升降电机；317—第一升降电机支架；318—第一升降传动件。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种基于差动程控多齿分度台的测角仪，包括光电自准直仪1、测角平台2、差动程控多齿分度台3、连接电缆4和控制电箱5，差动程控多齿分度台3和光电自准直仪安1装在测角平台2上，光电自准直仪1的光管高度大于差动程控多齿分度台3的台面高度，动程控多齿分度台3和光电自准直仪安1分别通过连接电缆4与控制电箱5连接；

差动程控多齿分度台由台面301、第一多齿分度台302、第一转位传动件303、第一转位电机支架304、第一转位电机305、第二多齿分度台306、第二转位传动件307、第二转位电机支架308、第二转位电机309、导电滑环310、第二升降摇柄311、第二升降电机312、第二升降电机支架313、第二升降传动件314、第一升降摇柄315、第一升降电机316、第一升降电机支架317、第一升降传动件318组成，台面301通过螺钉安装在第一多齿分度台302的上端面上，第一多齿分度台302安装在第二多齿分度台306的上端面，校准第一多齿分度台302的上端面外圆与第二多齿分度台306的上端面外圆同轴，使得两者同轴度不大于0.008mm，使用胶液固定此时第一多齿分度台302的位置，然后通过螺钉紧固第一多齿分度台302的位置，在第二多齿分度台305的中间孔中安装有导电滑环310；螺钉穿过“L”形的第一转位电机支架304的竖板将第一转位电机支架304安装在第一多齿分度台302的侧壁上，第一转位电机305通过螺钉安装在第一转位电机支架304的横板底部，第一转位电机305的输出轴向上穿过第一转位电机支架304的横板，在第一转位电机304的输出轴上安装有第一转位传动件303，第一转位电机304与第一多齿分度台302通过第一转位传动件303传动，第一升降电机316通过第一升降电机支架317安装在与第一转位电机305轴向相对的第一多齿分度台302的侧壁上，在第一升降电机316的尾端安装有第一升降摇柄315，在第一升降电机316的输出轴上安装有第一升降传动件318，第一升降电机316与第一多齿分度台302通过第一升降传动件314传动；螺钉穿过“L”形的第二转位电机支架308的竖板将第二转位电机支架308安装在第二多齿分度台306的侧壁上，第二转位电机309通过螺钉安装在第二转位电机支架308的横板底部，第二转位电机309的输出轴向上穿过第二转位电机支架308的横板，在第二转位电机309的输出轴上安装有第二转位传动件307，第二转位电机309与第二多齿分度台306通过第二转位传动件307传动，第二升降电机312通过第二升降电机支架313安装在与第二转位电机309轴向相对的第二多齿分度台306的侧壁上，在第二升降电机312的尾端安装有第二升降摇柄311，在第二升降电机312输出轴上安装有第二升降传动件314，第二升降电机312与第二多齿分度台306通过第二升降传动件314传动；其中：第一转位电机305的接线和第一升降电机316的接线均通过导电滑环310接到第二多齿分度台306上，第一转位电机305的接线、第一升降电机316的接线与第二转位电机309的接线、第二升降电机312的接线一起焊接到外部的接插件上，通过接插件与连接电缆4相连。

第一多齿分度台的齿数为391齿，第二多齿分度台的齿数为720齿，都是使用刚性直齿端齿盘，表面硬化、防锈处理。第一转位电机305、第二转位电机309、第一升降电机316和第二升降电机312都是直流步进电机。

使用时，通过控制电箱5来控制差动程控多齿分度台3的转动角度，光电自准直仪1通过发射光线和接收光线，得到被测物的角度值并通过控制电箱5的显示屏显示出来。

在第一多齿分度台302的上部结构升起并达到指定高度后，第一转位电机305通过第一转位传动件303带动第一多齿分度台302的上部结构转动，第一升降电机316通过第一升降传动件317带动第一多齿分度台302的上部结构升起和降落；在第二多齿分度台306的上部结构升起并达到指定位置后，第二转位电机309通过第二转位传动件307带动第二多齿分度台305的上部结构转动，第二的升降电机312通过第二升降传动件311带动第二多齿分度台306的上部结构升起和降落。

工作原理：将需要测量的光学角度零件(如棱镜、多面镜、五棱镜等)，安放在台面301上，通过光电自准直仪1调整被测光学角度零件的角度位置，直至第一个被测面角度位置在0°±20″范围内，此时控制电箱5显示值为M，在控制电箱5上输入角度值X，差动程控多齿分度台3在第一转位电机305、第二转位电机309、第一升降电机316和第二升降电机312的带动下，转动到指定角度X，光电自准直仪1测量此时光学角度零件的第二个被测面的角度，控制电箱显示值为N，则第一个被测面与第二个被测面之间角度值为X+N－M，继续上述步骤，测量被测光学角度零件的其他被测面，直至得到所有需要的被测面之间的角度值，测角工作完成。