高精度动态角度测量毕业设计 .doc

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1、摘要光学测角法是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径。本文首先介绍一种制作简单、价格便宜、应用面广的测角码盘设计方案；并以码盘信号的产生、处理和传输为主线，详细说明工作原理，进而再次证明其简单便宜的突出优点。其次，对目前发展较快的几种角度测量的光学方法----圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法、激光干涉测角法和环形激光测角法进行了详细的介绍，并且分别给出了每种方法的测量原理和发展现状，比较了各种方法的优缺点，给出了每种方法的应用场合和发展前景。最后，简单展望大比例尺数字测图的发展趋势。关键字：测角码盘编码胶片状态编码角度测量光学方法a

2、bstractAnglemeasurementwithopticalmethods    Opticalmethodsareoneofthemosteffectivewayofdynamicanglemeasurementwithhighaccuracy.Firstly，thisarticleintroducesonekindofmanufacturesimply,thepricesmalladvantage,theapplicationsurfacebroadangulationcodeddiskdesignproposal;Andta

3、kethecodeddisksignalproduction,processingandthetransmissionasthemasterline,thespecifyprincipleofwork,thenoncemoreprovesitssimplecheapprominentmerit.Secondlysweveralwelldevelopedopticalmethodsofanglemeasurementwithradicalgratings,anglemeasurementbasedoninternal-reflectione

4、ffect,laserinterferenceanglemeasurementsystemandringlasergoniomctersaredescribedindetail.Theprinciple,presentstatusandapplicationsituationofeachmethodisdisplayed.Thesuperiorityanddefectsofthesemethodsarelinedout.Thedevelopmentfutureofeachmethodisgivenatlast.Thirdly,introd

5、ucesthetrendofdevelopmentofthegreatproportiondimensionfiguresurveysimply.    Keyword:anglemeasurementopticalmethod第一章测角码盘1.1引言进行角度测量在测绘领域，通常都使用光学经纬仪，这是一种传统的目视光学测角方法，随着国民经济的不断发展，要求室外测量仪器必须朝着轻便、快速、高精度、自动化、多功能的方向发展，因而不但要求测距自动化还要求测角也能自动化、数字化。这样，就可将方位角和高低角的信息同距离信息一道送入微型计算机中去处理

6、，从而可同时迅速获得水平距、高程和坐标等使用数据。这就为地形、勘查、工程、大地等测量提供了更加实用的工具和手段。随着光电技术的发展，目前世界上已研制出能自动测距和测角，并自动记录或显示角度、距离、高程和坐标的仪器，这种仪器成为全站式电子速测仪，其自动测角均采用的是光电测角的方法，光电测角不但可以消除人眼误差影响，提高测量精度，更重要的是能使测角过程自动化，因而大大减轻了测量工作的劳动强度和提高了作业效率。光电测角是利用光电转换器件将角度位移量的编码或干涉的光信息转换为电信息后，经译码或参与运算的电子电路而得出所测的角度的。目前，野外测量仪

7、器普遍采用的光电测角方法是利用摩尔干涉条纹技术的增量法（即圆光栅法）和利用光电编码度盘的绝对法。此外，利用激光干涉原理也可测量角度，它主要采用三角法，将角位移转换为线位移再进行测量。激光测角仪有单频，双频和环形激光测角仪三种。它们对环境条件有较严的要求，前三种只是用于测量小的转角，后一种虽然测角范围不受限制但存在频率牵引、闭锁、零漂等问题，且没有三百六十度子封闭性，所以野外测量仪器没有采用。测控系统中，经常用到采集各种角度参数或对转动机构进行测速的角度传感器。目前，市场上一些具有成熟技术的角度传感器有自增角机、电位器、码盘、霍尔元件和齿轮

8、计数器等。这些产品中，有的精度很高，但价格昂贵，有的价格便宜，但结构复杂，往往难于同时满足结构简单、价格便宜的要求。本文介绍一种光电码盘设计方案，硬件结构非常简单、成本价格十分便宜，而且稳定性