校准转台角位置误差时应注意的几个问题

校准转台角位置误差时应注意的几个问题

曹利波

（中国空空导弹研究院，洛阳 471009）

摘要：本文介绍了在校准转台角位置误差时应注意的几个问题，包括校准前的准备，标准器的安装于调整，棱体偏差的修正和测量数据的处理，从而得出较为准确的校准结果。

关键词：角位置误差；自准直仪

Several Problerms About The

Rotary Table’s Angle Position Error Calibration

CAO Li-bo

(China Airbone Missile Academy, Luoyang 471009,China)

Abstract: This paper introduces several problerms about therotary table’s angle position error calibration. It includes preparations before calibration,adjustmeng about standards and data processing.and then we can get the accurate conclusion.

Key words: angle position error; autocollimator

0 引言

转台是一种用于对惯性器件进行姿态角位置、角速率和动态特性校准的一种专用测量装置，可提供飞行器飞行时的航向角，俯仰角，横滚角及飞行扰动，具有位置、速率、摇摆、伺服等功能，能满足飞行器携带的惯性系统及惯性元器件的全部功能测试和实验。它是惯导系统测试和半实物仿真不可缺少的组成部分，其性能的高低直接影响到仿真结果的可靠性。

转台作为一种使用较多的专用测试设备，已渗透到军工产品科研生产的诸多领域，是型号科研、生产必不可少的重要设备，因此通过对其技术指标的校准从而保证转台量值的准确可靠是保证质量的重要环节。

1 校准前的准备工作

由于大多数转台工作台面上有工装，用来满足测试时对产品固定或定位的需要，且有些转台上带的目标模拟器系统的光路都已经调好，不能拆卸。这使得在对转台的角位置误差进行校准时标准器的固定非常困难。必须使用专门的转接件和夹具，夹具安装在转台的回转轴上后，棱体应能安全可靠的安装在夹具上，并且能够进行微调，保证棱体与回转轴同心，从而能够准确的校准角度位置误差。转台属于专用测试设备，这就要求相关人员在转台的设计论证时除了考虑转台的产品测试功能外还有考虑校准的问题，让承制方在设计时就考虑制作合适的工装夹具或转接件。

2 标准器的安装和调整

2.1棱体中心与转台回转中心同轴的调整

角位置校准时，使用的标准器是多面棱体和自准直仪。在安装棱体时，棱体中心必须调至与被校转台的回转中心同轴，以减小由于棱体中心安装偏差所带来的影响。在校准时，用螺钉将夹具紧固在安装基面上，然后将磁力表架固定在一个稳定的基体上，用表架上的百分表测量夹具上套轴的径向跳动。根据实际情况，用小木锤轻轻敲击，反复进行调整，径向跳动量一般调整到0.01mm即可。

2.2棱体工作面与自准直仪光轴垂直的调整

在棱体安装时，除了要保证棱体中心与转台回转中心同轴，还要调整棱体工作面与自准直仪光轴垂直。否则在测量过程中会出现有的棱体工作面无反射光会来，造成无法测量读数的情况。由于我们使用的是可调整的工装夹具，因此将棱体安装在回转轴中央后，可用百分表打棱体的端面跳动，将跳动量调整到0.01mm。有时由于现场条件的限制，磁力表架无法固定，则可用自准直仪对径法来调节。具体操作方法如下：用自准直仪照准棱体的0°工作面，假设自准直仪的显示值为500〞；再转动转台用自准直仪照准棱体的180°工作面，假设自准直仪的显示值为100〞，则可通过调整螺钉将显示值调到两数和的一半处即300〞处；然后再转动转台用自准直仪照准棱体的0°工作面，看自准直仪的显示值是否为300〞。如果不是300〞就利用这种方法反复调整，使自准直仪在照两个面时的显示值尽量接近一致，即调整到棱体的工作面均垂直于自准直仪的光轴，其残存的垂直度误差（塔差）尽量小。

3 校准结果的处理

3.1 棱体偏差的修正

在校准角位置误差时，一般选用自准直仪和多面棱体作为标准。由自准直仪读出测量值后，应消除棱体偏差以使示值误差接近仪器误差的真值，提高校准的准确度。尤其是在对高精度的转台进行校准时，棱体修正量必须要考虑。为了方便计算，在通常的校准过程中，最好按棱体工作面递增方向进行校准。比如在测量时，转台先运行到机械零位，将棱体安装找正，然后用自准直仪对准棱体的0°工作面，转台顺时针旋转30°，棱体也跟着旋转30°，转台停下后自准直仪的光轴正照着棱体的30°工作面。这样在数据处理时，用自准直仪相对于零位的值直接减去棱体偏差即为该校准点的误差。现举例说明，在校准某惯导转台中，测量结果见表1。

表1 转台角位置示值误差校准记录表

3.2角位置误差的计算

根据JJF1210-2008《低速转台校准规范》的要求，转台角位置定位误差取各校准点误差的最大值和最小值之差的一半作为校准结果。公式表示为：

[]min max )()(21i i e e E -±=θ （1）

利用表1的测量数据和公式（1）来计算，角位置误差为：

()[]

""

"6.27.24.22

1±=--⨯±=θE 。

而定位重复性的计算公式为: ∑=-=∆n

i i i

f f

n

1

2')(21 （2）

式中：

)('i i f f --正（反）方向相邻两测点自准直仪读数值之差；

n --棱体的面数；

∆--角位置定位重复性。

利用表1的测量数据和公式（2）来计算，角位置定位重复性为： ∆=0.5".

需要引起注意的是，JJF1210-2008《低速转台校准规范》中关于角位置误差和角位置重复性用的计算方法与GJB1801-1993《惯性技术测试设备主要性能试验方法》中的方法不