专利名称：垂直度盘偏心校正方法
技术领域：
本发明涉及一种校正方法，尤其是涉及一种垂直度盘偏心校正方法。
背景技术：
电子全站仪和电子经纬仪垂直度盘偏心会引起测量误差，从而影响工程的测量精 度，因此度盘偏心的校正显得非常重要。而在电子全站仪和电子经纬仪的生产制造中，垂直 度盘的偏心是始终存在的，这是主要由于度盘胶合装配误差引起，其次横轴轴系等机加工 加工误差也会造成垂直度盘偏心现象。垂直度盘偏心在电子全站仪和电子经纬仪的垂直角 度的表现体现在指标差变化量项目上。理想的完美仪器其指标差在各垂直位置指标差均为 0，即盘左垂直角与盘右垂直角之和为360°。但在现实的生产中，都会有一定误差。因此 修正垂直角度读数误差提高垂直角度读数精度的方法尤为重要，现大多数采用单读数头读 书，但由于生产厂家装配误差造成垂直度盘偏心，同时又没有修正方法，致使垂直角度产生 误差。

发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的现大多数采用单读数头读书，但由于生产厂 家装配误差造成垂直度盘偏心，同时又没有修正方法，致使垂直角度产生误差等的技术问 题；提供了一种针对生产厂家装配误差造成垂直度盘偏心，提供了一种修正方法，从而消除 垂直角度产生的误差的垂直度盘偏心校正方法。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，由信号接收器接收测量信号；所述的信号接收器针对测量装置为相对编 码器或者绝对编码器，接收方法选择执行以下步骤1. 1或者步骤1. 2 步骤1. 1，若测量装置为相对编码器，信号接收器将相对编码器的模拟信号方式转 换为数字信号，并执行步骤2;步骤1. 2，若测量装置为绝对编码器，信号接收器直接接收绝对编码器的数字信 号，并执行步骤2。步骤2，由信号比较器将步骤1中接收的测量信号进行差值比较；步骤3，由信号放大器将步骤2中完成比较后的测量信号进行放大；步骤4，由角度测量信号器计算步骤1中测量信号时的标准角度对应的信号值；步骤5，由信号修正器计算请写信号的斜率K值，并通过步骤4的测量的标准信号 值将步骤3中的测量信号进行角度修正。在上述的一种垂直度盘偏心校正方法，所述的步骤5中，所述的信号修正器对测 量信号进行角度修正的具体方法针对采用读数为双读数头法或单读数头法选择执行步骤 5. 1或步骤5. 2 步骤5. 1，若读数为双读数头法，则采用双读数修正法。
步骤5. 2，若读数为单读数头法，则采用一 K法或二 K法或两端法或逐点修正法。在上述的一种垂直度盘偏心校正方法，所述的一 K法是以Ktl 一个斜率值对该垂 直度盘的精度进行修正，其中，所述的Ktl范围为望远镜以水平方向为0基准的上下转动各 30°区间，即0 -30°或0 +30°。 在上述的一种垂直度盘偏心校正方法，所述的所述的二 K法以K1 一个斜率值 对-30° 0段精度进行修正，以K2—个斜率值对0 +30°段精度进行修正，同时增加对 拐点0的判别，以确定倾斜点在K1段上还是在K2段上，若在K1段就要用K1修正；若在K2段 就要用K2修正。在上述的一种垂直度盘偏心校正方法，所述的两端法是先对垂直度盘-30°，即望 远镜水平向上转动30°处测定垂直角度读数值，再对垂直度盘+30°，即望远镜水平向下 转动30°处测定垂直角度读数值，以这两个点的垂直角度读数值计算K ‘，然后用K ‘一个 斜率值对-30° +30°整段垂直度盘转动区间即望远镜转60°的精度进行修正。在上述的一种垂直度盘偏心校正方法，所述的四段法是先对-30° +30°整段 范围内，望远镜每转动15°测定垂直角度读数值，然后对各点的垂直度盘角度偏差的精度 进行修正，即每相邻的两个点都获得一个K值。因此，本发明具有如下优点针对生产厂家装配误差造成垂直度盘偏心，提供了一 种修正方法，从而消除垂直角度产生的误差。


附图1是未修正的误差曲线区间图；附图2是本发明的采用一 K修正法后针对图1的测量误差后的修正图；附图3是本发明的采用二 K修正法后针对图1的测量误差后的修正图；附图4是本发明的采用两端修正法后针对图1的测量误差后的修正图；附图5是本发明的中的相对编码器的主视结构示意图；附图6是图5的左视结构示意图；附图7是本发明的中的绝对编码器的结构示意图；附图8是图7的左视结构示意具体实施例方式下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例一种垂直度盘偏心校正方法，包括以下步骤步骤1，由信号接收器接收垂直度盘的读数信号；所述的信号接收器针对读数信 号为光电式的相对编码器的模拟信号或绝对编码器的数字信号，接收方法选择执行以下步 骤1. 1或者步骤1. 2 相对编码器简单原理LED发光通过主付光栅产生有明暗效果的且有周期变化性质的莫尔条纹，在光伏 电池接收器上安装有四块均差四分之一周期的光伏电池，按其性质将其产生的信号分为 Cl，Si，C2，S2，每路信号振幅为A，B, C，D。
Cl = A*Cos θSl = B*Cos ( θ +90° ) = B*Sin θC2 = C*Cos( θ+180° )= _C*Cos θS2 = D*Cos ( θ +270° ) = _D*Sin θ一般情况下，光栅度盘上刻制有16200条光栅条纹，每个条纹占宽80〃，在一个周 期内的角度将作80细分，这样可以达到最小显示1"。利用Cl和Sl来调整李沙育图形，调 整振幅和相位使细分精度在一个周期内达到要求。利用Cl，Si，C2，S2信号综合处理，就能 得到光栅条纹脉冲数以及走向。如在原位置角度值显示为0，转动停止后共数到100个脉冲 又四分之一脉冲周期，其角度则为2° 13' 20〃 +20〃 =2° 13' 40"之所以称之为相对编码器，是因为它的起始角是不确定的，需要设定，但它知道相 对于起始位置转动了多少角度。绝对编码器简单原理LED发光通过绝对度盘产生条形码，利用CCD进行接收，它读取的任意角度都是确 定的。所以称之为绝对编码器。步骤1. 1，若测量信号为光电式的相对编码器的模拟信号，信号接收器直接接收光 电信号，并执行上述步骤2;步骤2，由信号比较器将步骤1中接收的测量信号进行差值比较；步骤3，由信号放大器将步骤2中完成比较后的测量信号进行放大；步骤4，由角度测量信号器计算步骤1中测量信号时的标准角度对应的信号值；步骤5，由信号修正器计算请写信号的斜率K值，并通过步骤4的测量的标准信号 值将步骤3中的测量信号进行角度修正。其中，垂直角度修正的具体方法采用双读数头法或一K法或二K法或两端法或四 段法。下面，详细介绍一下修正方法的具体步骤一、双读数头法采用双读数头法，即在垂直度盘读数中线的上下部位(或左右部位)各装上一个 读数头，分别读取上下(或左右部位)角度的读数值，将它们的数加起来再除以2，我们就可 以得到一个准确的垂直角度α，即α = ( α 1+ α 2) /2 = ( β + θ 1+β - θ 2)/2 = β这样垂直角读数值与望远镜的转动角度数值相等，最大地提升了电子全站仪和电 子经纬仪垂直角度精度。这种方法是需要有两个垂直读数头系统，成本有所提高。为了节省成本，可以采用单读数头。但在单读数头垂直角度系统中，没有误差的相 互抵消项，因此要提高精度，需要要修正方法。具体如下二、一 K 法— K法是以Ktl 一个斜率值对该垂直度盘的精度进行修正，其中，所述的Ktl范围为望远镜以水平方向为0基准的上下转动各30°区间，S卩0 -30°或0 +30°。图1为误差曲线区间图，这段误差曲线是属于“C”形状的。对B、C、D平行光管分 别测量指标差，将B平行光管的指标差设为0后，再分别测量C、D平行光管分别测量指标差，计算一个最接近的修正斜率K，将其输入到测量程序中，对垂直角进行修正。图2为测量 误差后的修正图。一般情况，在水平方向指标差设为O后，上下光管C和D的指标差会出现 一个正另一个负的情况(正负数值不一定相等)，类似跷跷板，B光管为支点。图2表明，在 60°区间内的读数误差曲线是“C型”的形状通过修正指标差的变化量会有所减小，也就是 说对于工程测量，测量误差变小，使仪器误差超出国家标准不太多的都能符合标准规定范 围。三、二K 法二 K法以K1 一个斜率值对-30° 0段精度进行修正，以K2 —个斜率值对0 +30°段精度进行修正，同时增加对拐点的判别，以确定倾斜点在K1段上还是在K2段上，若 在K1段就要用K1修正；若在K2段就要用K2修正。在一般情况下，度盘偏心位置是随机的， 它可能出现在各个方向。存在ξ的起始角度，使得60°有效观察区间读数误差在余弦波 的哪一段不能十分 确定，同样的度盘偏心量由于偏心方向不同，对读数的误差是不同的。望 远镜向上转动30°观察C平行光管和望远镜向下转动30°观察D平行光管总共60°区间 内的读数误差曲线存在“C型”还是“S型”的形状两种可能。若这段误差曲线是“C型”形 状的，一 K法是有效修正的，但如果这段误差曲线是“S”形状的，一 K法是无法正确修正的。 如图3，通过修正指标差的变化量明显减小，也就是说对于工程测量，测量误差变得很小，使 误差超出国家标准较多的仪器，通过修正都能符合国家标准所规定合格的范围。四、两端法两端法是先对-30° 0段测定角度值，再对0 +30°段测定角度值，以这两个 点的角度值计算K ‘，然后用K ‘一个斜率值对-30° +30°整段角度进行修正，如图4，通 过修正后，指标差的变化量有所减小，也就是说对于工程测量，测量误差变得较小，使误差 超出国家标准较不太多的仪器，通过修正也能符合国家标准所规定合格的范围，这种方法 在60°区间内的读数误差曲线不管是“C型”还是“S型”的形状都是有效的。五、四段法四段法修正是先对-30° +30°整段范围内，望远镜每转动15°测定垂直角度 读数值，然后对各点的垂直度盘角度偏差的精度进行修正，即每相邻的两个点都获得一个K 值。对B、C、D、Ε、F五根平行光管分别测量指标差，将B平行光管的指标差设为0后，再分 别测量C、D、E、F平行光管分别测量指标差，每相邻15°平行光管作为一个区间，这样分别 计算四个区间的修正斜率Ki，然后将各区间的修正斜率Ki输入到测量程序中，对垂直角进 行修正。这样的修正在单读数头误差修正中更好。但工作量大，且程序复杂。修正方法中，首先考虑用双读数头法，当仪器只装单读数头，优先采用二 K法修 正，其次考虑用两端法修正。在用单读数头修正方法时，程序中必须要有B平行光管的水平 位置判断程序，因为修正是以它为参考起始点的，程序首先要要确保仪器在水平位置的指 标差要小(必须小于国家标准要求)最好为0，在此基础上，才能作望远镜向上转动30°到 望远镜向下转动30°共60°区间内的指标差变动误差的修正。以下有四种误差修正方法本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领 域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替 代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
权利要求
1.一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，包括以下步骤步骤1，由信号接收器接收测量信号；所述的信号接收器针对测量装置为相对编码器 或者绝对编码器，接收方法选择执行以下步骤1. 1或者步骤1. 2 步骤1. 1，若测量装置为相对编码器，信号接收器将相对编码器的模拟信号方式转换为 数字信号，并执行步骤2;步骤1. 2，若测量装置为绝对编码器，信号接收器直接接收绝对编码器的数字信号，并 执行步骤2。步骤2，由信号比较器将步骤1中接收的测量信号进行差值比较；步骤3，由信号放大器将步骤2中完成比较后的测量信号进行放大；步骤4，由角度测量信号器计算步骤1中测量信号时的标准角度对应的信号值；步骤5，由信号修正器计算请写信号的斜率K值，并通过步骤4的测量的标准信号值将 步骤3中的测量信号进行角度修正。
2.根据权利要求1所述的一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，所述的步骤5中， 所述的信号修正器对测量信号进行角度修正的具体方法针对采用读数为双读数头法或单 读数头法选择执行步骤5. 1或步骤5. 2 步骤5. 1，若读数为双读数头法，则采用双读数修正法。步骤5. 2，若读数为单读数头法，则采用一 K法或二 K法或两端法或逐点修正法。
3.根据权利要求2所述的一种具有修正功能的角度补偿方法，其特征在于，所述的一K 法是以Ktl 一个斜率值对该垂直度盘的精度进行修正，其中，所述的Kci范围为望远镜以水平 方向为0基准的上下转动各30°区间，S卩0 -30°或0 +30°。
4.根据权利要求2所述的一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，所述的所述的二K 法以K1 一个斜率值对-30° 0段精度进行修正，以K2—个斜率值对0 +30°段精度进 行修正，同时增加对拐点0的判别，以确定倾斜点在K1段上还是在K2段上，若在K1段就要 用K1修正；若在K2段就要用K2修正。
5.根据权利要求2所述的一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，所述的两端法是 先对垂直度盘-30°，即望远镜水平向上转动30°处测定垂直角度读数值，再对垂直度盘 +30°，即望远镜水平向下转动30°处测定垂直角度读数值，以这两个点的垂直角度读数值 计算K ‘，然后用K ‘一个斜率值对-30° +30°整段垂直度盘转动区间即望远镜转60° 的精度进行修正。
6.根据权利要求2所述的一种垂直度盘偏心校正方法，其特征在于，所述的四段法是 先对-30° +30°整段范围内，每转动15°测定垂直角度读数值，然后对各点的垂直度盘 角度偏差的精度进行修正，即每相邻的两个点都获得一个K值。
全文摘要
本发明涉及一种校正方法，尤其是涉及一种垂直度盘偏心校正方法。本发明是针对现有技术双读数头或单读数来读数，但都没有运用修正方法进行进一步的修正，从而提出一K法、二K法、两端法、四段法对读数进行修正。因此，本发明具有如下优点针对生产厂家装配误差造成垂直度盘偏心，提供了一种修正方法，从而消除垂直角度产生的误差。
文档编号G01C1/00GK102128636SQ20101060002
公开日2011年7月20日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月22日
发明者王四明 申请人:王四明