王四明/上海全站測(cè)繪科技有限公司

0 引言

各種等級(jí)的全站型電子速測(cè)儀（簡(jiǎn)稱全站儀）和電子經(jīng)緯儀為達(dá)到相應(yīng)的準(zhǔn)確度要求均采用補(bǔ)償裝置。補(bǔ)償裝置的準(zhǔn)確度主要由補(bǔ)償水泡的加工準(zhǔn)確度所決定，因此，全站儀和電子經(jīng)緯儀（以下統(tǒng)稱儀器）在制造過程中，對(duì)補(bǔ)償水泡的加工和研磨控制顯得極其重要。常規(guī)生產(chǎn)過程中，由于加工中心點(diǎn)的偏移和磨具損耗變形等的影響，不能保證每件產(chǎn)品具有良好的線性斜率，因此補(bǔ)償裝置只有部分能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求，使生產(chǎn)成本居高不下。通過對(duì)角度補(bǔ)償特性的研究，采取角度補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ瑥亩岣弋a(chǎn)品的合格率。

1 角度補(bǔ)償?shù)奶匦?/h2>

有些儀器具有單向補(bǔ)償裝置，有的具有雙向補(bǔ)償裝置。單向補(bǔ)償裝置的X向傾斜信號(hào)初始信號(hào)如圖1所示。雙向補(bǔ)償裝置的X向傾斜信號(hào)和Y向傾斜信號(hào)具有相同特性，在此僅討論X向傾斜信號(hào)。放大處理后的信號(hào)如圖2所示。

圖1 初始信號(hào)

圖2 放大處理后信號(hào)

2 角度補(bǔ)償?shù)男拚?/h2>

2.1 一K法

以X向傾斜信號(hào)為例（如圖3），以K0一個(gè)斜率值對(duì)該補(bǔ)償裝置進(jìn)行修正，電路簡(jiǎn)單，成本低廉，但對(duì)水泡加工要求很高，合格率低，相當(dāng)部分仍達(dá)不到國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的≤6″/±3′要求。

圖3 一K法放大處理后信號(hào)

2.2 二K法

以K1一個(gè)斜率值對(duì)該補(bǔ)償裝置的-3′～0段準(zhǔn)確度進(jìn)行修正，以K2一個(gè)斜率值對(duì)該補(bǔ)償裝置的0～+3′段準(zhǔn)確度進(jìn)行修正（如圖4）。

圖4 二K法放大處理后信號(hào)

電路中需有CPU，成本有所提高，同時(shí)增加對(duì)拐點(diǎn)的判別，以確定傾斜點(diǎn)在K1段上還是在K2段上，若在K1段就要用K1修正；若在K2段就要用K2修正。這種方法對(duì)水泡加工要求有所下降，合格率比較高。

2.3 兩端法

先對(duì)該補(bǔ)償裝置在傾斜-3′處測(cè)定信號(hào)值，再對(duì)該補(bǔ)償裝置在傾斜+3′處測(cè)定信號(hào)值，以這兩個(gè)點(diǎn)的信號(hào)值計(jì)算K′（如圖5）。然后用K′一個(gè)斜率值對(duì)該補(bǔ)償裝置的-3′～+3′整段準(zhǔn)確度進(jìn)行修正，電路中需有CPU，成本有所提高，不需要對(duì)拐點(diǎn)進(jìn)行判別。這種方法對(duì)水泡加工要求稍有下降，合格率介于一K法和二K法間。

圖5 兩端法放大處理后信號(hào)

2.4 逐點(diǎn)修正法

先對(duì)該補(bǔ)償裝置的-3′～+3′整段范圍內(nèi)，每?jī)A斜30″測(cè)定信號(hào)值（如圖6）。然后對(duì)各點(diǎn)的傾斜準(zhǔn)確度進(jìn)行修正，用軟件將各點(diǎn)連成曲線，也就是說每相鄰的兩個(gè)點(diǎn)都獲得一個(gè)K值。

圖6 逐點(diǎn)修正法放大處理后信號(hào)

在測(cè)定具體傾斜量時(shí)，需要增加對(duì)眾多拐點(diǎn)的判別（共有12個(gè)K值），以確定傾斜點(diǎn)在哪一個(gè)K段上,再用該段的K修正。電路中需有CPU，成本較高，軟件相對(duì)復(fù)雜，需要對(duì)眾多拐點(diǎn)的判別。但這種方法對(duì)水泡加工要求較低，合格率很高。

3 結(jié)論

綜上所述，對(duì)儀器補(bǔ)償裝置進(jìn)行修正是提高儀器準(zhǔn)確度、降低儀器制造成本的有效方法。本文分析了4種修正方法的利弊，實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)儀器的準(zhǔn)確度等級(jí)和補(bǔ)償裝置的誤差值以及成本核算選擇相應(yīng)的修正方法。

表1為某臺(tái)全站儀補(bǔ)償裝置采用不同方法修正后的測(cè)試數(shù)據(jù)。

表1 采用不同方法修正后的測(cè)試數(shù)據(jù)