隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)顯式角度測量儀器不斷涌現(xiàn)。數(shù)顯式角度測量儀器具有體積小巧、攜帶方便、測量快速、準(zhǔn)確度高、讀數(shù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此在建筑、工業(yè)質(zhì)量檢測等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。由于數(shù)顯式角度測量儀器屬于電子類產(chǎn)品，隨著使用時(shí)間的增加，其內(nèi)部元件可能出現(xiàn)老化，其外部結(jié)構(gòu)也可能出現(xiàn)損壞、磨損，從而使儀器所測值失準(zhǔn)。為了確保數(shù)顯式角度測量儀器的準(zhǔn)確性，需定期對其進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。目前對數(shù)顯類角度測量儀器的儀器校準(zhǔn)沒有相關(guān)儀器校準(zhǔn)規(guī)范，一般參照J(rèn)JG 33-2002《角度尺》檢定規(guī)程進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。該方法具有測量角度值單一，效率低下，且儀器校準(zhǔn)結(jié)果易受人為因素的影響，因此，亟需設(shè)計(jì)出一種操作方便、儀器校準(zhǔn)準(zhǔn)確度高的數(shù)顯式角度儀校準(zhǔn)裝置。

1 數(shù)顯式角度儀校準(zhǔn)裝置的測量原理

1.1 傳統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法的測量原理

傳統(tǒng)儀器校準(zhǔn)方法采用 7 塊標(biāo)準(zhǔn)角度塊組，分別對數(shù)顯角度儀器在 15°10′、30°20′、45°30′、50°、60°40′、75°50′、90°七個(gè)角度進(jìn)行儀器校準(zhǔn)。儀器校準(zhǔn)時(shí)，將標(biāo)準(zhǔn)角度塊放置于大理石平板上，被測數(shù)顯角度儀器放置在標(biāo)準(zhǔn)角度塊上，讀取被測儀器的讀數(shù)。

將讀數(shù)結(jié)果和標(biāo)準(zhǔn)角度塊的值進(jìn)行對比，從而得出數(shù)顯式角度儀的角度偏差（圖 1）。

采用角度塊進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，測量值受角度塊的數(shù)量限制，測量的角度值有限，不能比較在非標(biāo)準(zhǔn)值處角度儀的準(zhǔn)確性；此外，角度塊需要一直切換，儀器校準(zhǔn)效率偏低；且受人員操作方式影響大，誤差不容易控制；時(shí)間長了標(biāo)準(zhǔn)角度塊容易磨損。

1.2 角度儀校準(zhǔn)裝置的測量原理

數(shù)顯式角度儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)如圖2 所示。由于齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)具有傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定、壽命長、工作可靠性高、可以實(shí)現(xiàn)平行軸、任意角相交軸和任意角交錯(cuò)軸之間傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此該裝置采用齒輪結(jié)構(gòu)，分別連接粗調(diào)旋鈕、微調(diào)旋鈕和角度編碼器及被校儀器。粗調(diào)旋鈕用于對儀器校準(zhǔn)角度值進(jìn)行初步調(diào)整，粗調(diào)完畢后即可進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到所需儀器校準(zhǔn)角度的標(biāo)準(zhǔn)值。同時(shí)選用高準(zhǔn)確度角度編碼器，它可將被測角位移直接轉(zhuǎn)化成數(shù)字信號(hào)送入控制器處理，示值誤差可控制在±2′之內(nèi)。在本裝置中，將角度編碼器安裝于被校儀器同一軸上，以保證測量準(zhǔn)確度的一致性，減小測量誤差。

儀器校準(zhǔn)時(shí)，通過粗調(diào)和微調(diào)旋鈕帶動(dòng)齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)編碼器計(jì)數(shù)，并將角度編碼器旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的信號(hào)送至人機(jī)交互設(shè)備。人機(jī)交互設(shè)備顯示出儀器校準(zhǔn)裝置旋轉(zhuǎn)角度的當(dāng)前數(shù)值，根據(jù)其顯示的示值不斷調(diào)整粗調(diào)和微調(diào)旋鈕，直至達(dá)到儀器校準(zhǔn)所需標(biāo)準(zhǔn)角度。同時(shí)固定于夾具上的被校數(shù)顯式角度儀器也隨齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)人機(jī)交互設(shè)備顯示的角度值與儀器校準(zhǔn)所需的標(biāo)準(zhǔn)角度一致時(shí)，即可讀取被校儀器的當(dāng)前示值，該示值即為被校儀器在所需儀器校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)角度時(shí)的示值。通過兩者數(shù)據(jù)的對比，可以準(zhǔn)確測量出數(shù)顯式角度儀器的示值誤差。

1.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)比較

下面以實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)證。儀器校準(zhǔn)時(shí)，先將被校數(shù)顯式角度儀通過夾具固定在該套儀器校準(zhǔn)設(shè)備上，對數(shù)顯式角度儀和儀器校準(zhǔn)裝置進(jìn)行調(diào)零。為了與采用標(biāo)準(zhǔn)角度塊儀器校準(zhǔn)的結(jié)果進(jìn)行比較，利用粗調(diào)和微調(diào)旋鈕也將其調(diào)整至 15°10′，30°20′，45°30′，50°，60°40′，75°50′，90°七個(gè)角度上，并記錄所測結(jié)果。

將兩種方法得到的儀器校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行對比，結(jié)果如表 1。通過數(shù)據(jù)對比可知，不管是采用角度塊進(jìn)行儀器校準(zhǔn)還是采用角度儀校準(zhǔn)裝置進(jìn)行儀器校準(zhǔn)，其儀器校準(zhǔn)結(jié)果具有高度一致性，說明該數(shù)顯式角度儀校準(zhǔn)裝置穩(wěn)定可靠，測量準(zhǔn)確度高，可以替代標(biāo)準(zhǔn)角度塊用于數(shù)顯式角度類儀器的校準(zhǔn)。

3 結(jié)語

角度儀的準(zhǔn)確性關(guān)系到設(shè)備的準(zhǔn)確性，對角度儀的檢定也就終決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，因此檢定裝置的效率和質(zhì)量也終會(huì)影響相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)率和質(zhì)量。該裝置能顯著提高檢測效率，能夠?yàn)槠髽I(yè)提供更好的支撐。該裝置將進(jìn)一步完善，以期實(shí)現(xiàn)更好的性能。