双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，采用以下步骤:1)误差标定：1.1)使输入端主动轴和输出端从动轴同轴处于标定状态；1.2)采用刚性联接件将固定座Ⅰ和固定座Ⅱ固接在一起；1.3)获取一圈内不同标定转角圆光栅尺Ⅰ和圆光栅尺Ⅱ的测量误差标定值；1.4)拆除刚性联接件，改变圆光栅尺Ⅰ和圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，重复步骤1.2)～1.3)，得到测量误差标定矩阵的列表，2)拆除刚性联接件，恢复检测状态，进行检测；3)误差补偿：首先获得检测系统零位相位差和检测系统转角，然后通过查表获取测量误差标定值，进行补偿。采用本发明专利技术可以消除双圆光栅的安装误差。

Error calibration and compensation method of double circular grating angular displacement detection system

The invention discloses a double circular error of grating angular displacement detection system calibration and compensation method, using the following steps: 1) calibration error: 1.1) the input end of the drive shaft and the output end of the driven shaft in the coaxial calibration state; 1.2) with rigid connection parts I and II the fixed seat is fixedly connected with the fixing seat 1.3) to obtain a measurement error; circle circle grating of different calibration angle and circular grating II calibration value; 1.4) removal of rigid coupling, zero phase change round grating I and circular grating II, repeat step 1.2) ~ 1.3), get a list of the calibration matrix of measurement error 2), demolition of rigid connections, detect the recovery detection state; 3) error compensation: the first zero phase difference detection system and detection system angle, then by obtaining the measurement error calibration value of the look-up table, compensation. The installation error of the double round grating can be eliminated by adopting the invention.

【技术实现步骤摘要】
双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法
本专利技术涉及一种角位移误差的标定与补偿方法，特别是一种基于输入输出双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法。
技术介绍
圆光栅系统是测量角位移的精密测量传感器，具有精度高、寿命长等优点，广泛应用于机械行业，圆光栅系统的精度由光栅尺的栅格密度决定，一般来说，栅格密度越大精度越高，但测量精度也取决于光栅尺栅格的均匀度，如栅格间距有的地方宽，有的地方窄，都会给精度带来一定影响；此外，很大程度上圆光栅系统测量精度受圆光栅尺安装精度的制约，特别是圆光栅尺与旋转轴的偏心精度。在许多应用场合，例如减速器、变速箱等需要同时检测输入端与输出端角位移的机械设备，需要两套圆光栅系统分别安装在输入端与输出端上，请参见专利申请号为2016110260108、专利技术名称为：一种精密减速器综合性能卧式高精度检测仪的专利申请以及专利申请号为2016110313533、专利技术名称为：一种精密减速器综合性能立式多自由度高精度检测仪的专利申请。由于不同的安装条件以及圆光栅系统的个体差异，使得两套传感系统各自有着不同的精度指标和误差分布，例如，单个圆光栅系统精度为±3″，两套圆光栅系统组合后精度可能变为±6″，因此仅用单个传感器精度替代系统综合测量精度是不正确的，单个测量系统的误差显然与两者组合而成的测量系统的误差分布不同，因此需要对两个独立测角系统(圆光栅)的误差分布进行相关性分析，找出基于不同相位的综合误差分布规律，进而采取误差补偿的方法消除双圆光栅的安装误差。
技术实现思路
本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，采用该方法可以消除双圆光栅的安装误差。本专利技术为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，所述双圆光栅角位移检测系统包括能够同轴的输入端主动轴和输出端从动轴，在所述输入端主动轴上安装有圆光栅尺Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ设有读数头Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ固定在固定座Ⅰ上，在所述输出端从动轴上安装有圆光栅尺Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ设有读数头Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ固定在固定座Ⅱ上，该误差标定与补偿方法采用以下步骤：1)误差标定：1.1)使所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴处于标定状态；1.2)采用刚性联接件将所述固定座Ⅰ和所述固定座Ⅱ固接在一起，然后记录所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，记做标定零位相位差，所述刚性联接件与所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴设置；1.3)使所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ旋转，通过所述读数头Ⅰ和所述读数头Ⅱ的读数获取一圈内不同标定转角所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的读数差值δj，记做测量误差标定值，j为标定转角序号，j＝1、2、3、…、n，n是大于12的整数；1.4)拆除所述刚性联接件，改变所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，重复步骤1.2)～1.3)，得到测量误差标定矩阵A(δij)的列表，i为相位差序号，i＝1、2、3、…、m，m为大于12的整数；2)拆除所述刚性联接件，使所述输入端主动轴和所述输出端从动轴恢复检测状态，然后将被测件的输入轴与所述输入端主动轴连接，将被测件的输出轴与所述输出端从动轴连接，旋转所述输入端主动轴，检测被测件的输入角位移和输出角位移；3)误差补偿：3.1)在t时刻，获取所述读数头Ⅰ和所述读数头Ⅱ的读数a1和a2，a1是所述输入端主动轴的角位移，也是被测件的输入角位移，a2是所述输出端从动轴的角位移，也是被测件的输出角位移；3.2)将a1和a2各自去掉整数圈部分，得到α和β，取α或β的数值作为检测系统转角，并且获得α-β的差值，该差值为所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，也是检测系统零位相位差；3.3)通过在测量误差标定矩阵A(δij)的列表中选取与检测系统零位相位差相同或相近的标定零位相位差和与检测系统转角相同或相近的标定转角，获取测量误差标定值；3.4)用a1减去a2的差值减去步骤3.3)获得的测量误差标定值得到t时刻被测件输入角位移和输出角位移的差值。所述刚性联接件是圆轴。本专利技术具有的优点和积极效果是：通过将两圆光栅系统固接成一个测量系统，对测量系统中两个独立测角系统的误差分布进行相关性分析，找出基于不同相位的测量误差分布规律，通过误差补偿减小检测测量误差，提高角位移检测系统的精度，有助于提高角位移差计量精度，对促进高精度转动角度检测技术的发展具有重大意义。附图说明图1为本专利技术应用的示意图。图中：1、圆光栅尺Ⅰ；2、读数头Ⅰ；3、固定座Ⅰ；4、刚性联接件；5、圆光栅尺Ⅱ；6、读数头Ⅱ；7、固定座Ⅱ；8、输出端从动轴；9、输入端主动轴。具体实施方式为能进一步了解本专利技术的
技术实现思路
、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：请参阅图1，一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，所述双圆光栅角位移检测系统包括能够同轴的输入端主动轴9和输出端从动轴8，在所述输入端主动轴9上安装有圆光栅尺Ⅰ1，所述圆光栅尺Ⅰ1设有读数头Ⅰ2，所述圆光栅尺Ⅰ1固定在固定座Ⅰ3，在所述输出端从动轴8上安装有圆光栅尺Ⅱ5，所述圆光栅尺Ⅱ5设有读数头Ⅱ6，所述圆光栅尺Ⅱ5固定在固定座Ⅱ7上，该误差标定与补偿方法采用以下步骤：1)误差标定：1.1)使所述输入端主动轴9和所述输出端从动轴8同轴处于标定状态。1.2)采用刚性联接件4将所述固定座Ⅰ3和所述固定座Ⅱ7固接在一起，然后记录所述圆光栅尺Ⅰ1和所述圆光栅尺Ⅱ5的零位相位差，记做标定零位相位差，所述刚性联接件4与所述输入端主动轴9和所述输出端从动轴8同轴设置。1.3)使所述圆光栅尺Ⅰ1和所述圆光栅尺Ⅱ5旋转，通过所述读数头Ⅰ2和所述读数头Ⅱ6的读数获取一圈内不同标定转角所述圆光栅尺Ⅰ1和所述圆光栅尺Ⅱ5的读数差值δj，记做测量误差标定值，j为标定转角序号，j＝1、2、3、…、n，n是大于12的整数。1.4)拆除所述刚性联接件4，改变所述圆光栅尺Ⅰ1和所述圆光栅尺Ⅱ5的零位相位差，重复步骤1.2)～1.3)，得到测量误差标定值矩阵A(δij)的列表，i为相位差序号，i＝1、2、3、…、m，m为大于12的整数。测量误差标定值矩阵A(δij)的列表2)拆除所述刚性联接件4，使所述输入端主动轴9和所述输出端从动轴8恢复检测状态，然后将被测件的输入轴与所述输入端主动轴9连接，将被测件的输出轴与所述输出端从动轴8连接，旋转所述输入端主动轴8，检测被测件的输入角位移和输出角位移。3)误差补偿：3.1)在t时刻，获取所述读数头Ⅰ2和所述读数头Ⅱ5的读数a1和a2，a1是所述输入端主动轴9的角位移也是被测件的输入角位移，a2是所述输出端从动轴8的角位移，也是被测件的输出角位移。3.2)将a1和a2各自去掉整数圈部分，得到α和β，取α或β的数值作为检测系统转角，并且获得α-β的差值，该差值为所述圆光栅尺Ⅰ1和所述圆光栅尺Ⅱ5的零位相位差，也是检测系统零位相位差。3.3)通过在误差矩阵A(δij)的列表中选取与检测系统零位相位差相同或相近的标定零位相位差和与检测系统转角相同或相近的标定转角，获取测量误差标定值。3.4)用a1减去a2的差值减去步骤3.3)获得的测量误差标定值得到t时刻被测件输入角位移本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，所述双圆光栅角位移检测系统包括能够同轴的输入端主动轴和输出端从动轴，在所述输入端主动轴上安装有圆光栅尺Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ设有读数头Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ固定在固定座Ⅰ上，在所述输出端从动轴上安装有圆光栅尺Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ设有读数头Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ固定在固定座Ⅱ上，其特征在于，该误差标定与补偿方法采用以下步骤:1)误差标定：1.1)使所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴处于标定状态；1.2)采用刚性联接件将所述固定座Ⅰ和所述固定座Ⅱ固接在一起，然后记录所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，记做标定零位相位差，所述刚性联接件与所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴设置；1.3)使所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ旋转，通过所述读数头Ⅰ和所述读数头Ⅱ的读数获取一圈内不同标定转角所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的读数差值δ

【技术特征摘要】
1.一种双圆光栅角位移检测系统的误差标定与补偿方法，所述双圆光栅角位移检测系统包括能够同轴的输入端主动轴和输出端从动轴，在所述输入端主动轴上安装有圆光栅尺Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ设有读数头Ⅰ，所述圆光栅尺Ⅰ固定在固定座Ⅰ上，在所述输出端从动轴上安装有圆光栅尺Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ设有读数头Ⅱ，所述圆光栅尺Ⅱ固定在固定座Ⅱ上，其特征在于，该误差标定与补偿方法采用以下步骤:1)误差标定：1.1)使所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴处于标定状态；1.2)采用刚性联接件将所述固定座Ⅰ和所述固定座Ⅱ固接在一起，然后记录所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，记做标定零位相位差，所述刚性联接件与所述输入端主动轴和所述输出端从动轴同轴设置；1.3)使所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ旋转，通过所述读数头Ⅰ和所述读数头Ⅱ的读数获取一圈内不同标定转角所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的读数差值δj，记做测量误差标定值，j为标定转角序号，j＝1、2、3、…、n，n是大于12的整数；1.4)拆除所述刚性联接件，改变所述圆光栅尺Ⅰ和所述圆光栅尺Ⅱ的零位相位差，重复步骤1.2)～1.3)，得到测量误差标定矩阵A(δij)的列表，i...

【专利技术属性】
技术研发人员：裘祖荣，苏智琨，王成林，胡文川，刘佳琛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12