用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统及方法，该系统包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头通过补偿式安装机构安装在载体平台上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。本发明专利技术可在绝对式光栅尺的测量过程中实现对光栅尺读数头的振动补偿，提高绝对式光栅尺的测量精度，可应用在精密光学测量系统的控制领域中。

【技术实现步骤摘要】
用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统及方法
本专利技术涉及光电测量
及精密仪器的振动控制领域，特别是涉及一种用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统及方法。
技术介绍
绝对式光栅尺系统作为一种无须“归零”的、可在测量范围内任意位置直接获得绝对位置的位置传感器，在机械加工和精密仪器中有着广泛的应用，其性能影响着其使用平台的工作精度。目前，公知的绝对式光栅尺，其光栅尺读数头的读数方式为摄像式，通过摄取码道对应位置的图像并对图像进行数据处理从而获得当前绝对位置，因此绝对式光栅尺原始误差来源于其读码图像的信息误差。绝对式光栅尺可能应用于各种恶劣的工业环境中，应用于机床的开放式绝对光栅尺工况尤为恶劣。绝对式光栅尺读码精度的影响因素很多，其中，机床运动时光栅尺读数头的振动是影响其读码图像精度的重要原因，目前公知的读数头振动解决方法是通过对测量数据进行数据后处理的方式来纠正测量误差，提升所测结果的精度，但由光栅尺读数头振动导致的读码图像信息误差始终存在，故上述方式的精度提高受制于原始数据精度，难以更好提高光栅尺的测量精度。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本专利技术的目的是提供用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，本专利技术的目的是提供用于绝对式光栅尺的一体化振动控制方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，所述绝对式光栅尺的光栅尺读数头安装在载体平台上，包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头通过补偿式安装机构安装在载体平台上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。进一步，所述补偿式安装机构包括多个减震组件，各所述减震组件包括凸耳式安装座、可调刚度气囊、压电致动模块和用于对可调刚度气囊进行刚度调整的气囊刚度预调器，所述振动补偿控制子系统与压电致动模块连接，所述凸耳式安装座悬挂安装于载体平台上；所述可调刚度气囊和压电致动模块依次叠加后安装在凸耳式安装座上，实现对光栅尺读数头的支撑。进一步，所述振动补偿控制子系统包括补偿控制模块、X向振动传感器、Y向振动传感器、Z向振动传感器、功率放大器和用于读取数控机床的运动学参数并发送到补偿控制模块的NC接口模块，所述X向振动传感器、Y向振动传感器和Z向振动传感器分别用于采集载体平台的X向、Y向和Z向的振动信号后发送到补偿控制模块，所述补偿控制模块用于读取载体平台的X向、Y向和Z向的振动信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而输出到功率放大器，驱动压电致动模块产生相应的位移输出从而改变可调刚度气囊的压缩量，实现振动补偿。进一步，所述可调刚度气囊，包括阻尼纵隔和由阻尼纵隔分割获得的压力调整腔和气囊承载腔，所述阻尼纵隔上设有用于连通压力调整腔和气囊承载腔的阻尼通道。进一步，所述气囊承载腔用于实现对光栅尺读数头的支撑，所述压电致动模块置于压力调整腔的上方并共同设置于气囊刚度预调器内。进一步，所述压电致动模块置于气囊承载腔的上方并共同实现对光栅尺读数头的支撑，所述压力调整腔设置于气囊刚度预调器内。进一步，多个所述减震组件对光栅尺读数头的支撑方式为轴对称支撑、正三角形支撑或四角对称支撑。本专利技术解决其技术问题所采用的另一技术方案是：用于绝对式光栅尺的一体化振动控制方法，包括步骤：采集载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数；根据获取的振动反馈信号和运动学参数，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。进一步，所述读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数的步骤，其具体为：采用振动传感器采集载体平台的X向、Y向和Z向的振动信号，同时通过NC接口模块读取数控机床的运动控制指令后转译为运动学参数。进一步，所述根据获取的振动反馈信号和运动学参数，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿的步骤，其具体为：根据获取的振动反馈信号和运动学参数，计算获得相应的对光栅尺读数头的振动补偿指令，进而将振动补偿指令输出至功率放大器，通过振动补偿指令驱动压电致动模块改变可调刚度气囊的压缩量，实现振动补偿。本专利技术的有益效果是：本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头通过补偿式安装机构安装在载体平台上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。本系统可在绝对式光栅尺的测量过程中实现对光栅尺读数头的振动补偿，提高绝对式光栅尺的测量精度，可应用在各种存在振动的恶劣工况中。本专利技术的另一有益效果是：用于绝对式光栅尺的一体化振动控制方法，包括步骤：采集载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数；根据获取的振动反馈信号和运动学参数，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。本方法可在绝对式光栅尺的测量过程中实现对光栅尺读数头的振动补偿，提高绝对式光栅尺的测量精度，可应用在各种存在振动的恶劣工况中。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。图1是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统的安装结构示意图；图2是图1中从上往下投影的透视结构示意图；图3是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统所采用的可调刚度气囊的结构图；图4是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统所采用的减震组件的第一结构示意图；图5是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统所采用的减震组件的第二结构示意图；图6是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统的控制原理示意图；图7是本专利技术的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统的工作原理示意图。具体实施方式实施例一参照图1和图2，本专利技术提供了一种用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，所述绝对式光栅尺的光栅尺读数头2安装在载体平台1上，包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头2通过补偿式安装机构安装在载体平台1上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台1的振动反馈信号以及载体平台1所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。优选的，参照图4和图5，所述补偿式安装机构包括多个减震组件，各所述减震组件包括凸耳式安装座3、可调刚度气囊4、压电致动模块5和用于对可调刚度气囊4进行刚度调整的气囊刚度预调器6，所述振动补偿控制子系统与压电致动模块5连接，所述凸耳式安装座3悬挂安装于载体平台1上；所述可调刚度气囊4和压电致动模块5依次叠加后安装在凸耳式安装座3上，实现对光栅尺读数头2的支撑。压电致动模块5采用多片压电晶体堆叠而成。气囊刚度预调器6一搭扣式结构，转动其调节螺栓可调整气囊预压缩量，从而实现可调刚度气囊4的刚度预调。具体包含手动气囊刚度预调旋钮及气囊支架。其中手动气囊刚度预调旋钮类似于螺旋千分尺，用于确保刚度预调整精度。其调整量与具体装置的气囊刚度间对应关系可于安装后标定。因此，实际工作中可针对光栅尺安装平台的特性及通常工作模式进行气囊刚度预设，如本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，所述绝对式光栅尺的光栅尺读数头安装在载体平台上，其特征在于，包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头通过补偿式安装机构安装在载体平台上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。

【技术特征摘要】
1.用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，所述绝对式光栅尺的光栅尺读数头安装在载体平台上，其特征在于，包括补偿式安装机构和振动补偿控制子系统，所述光栅尺读数头通过补偿式安装机构安装在载体平台上，所述振动补偿控制子系统用于读取载体平台的振动反馈信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而对补偿式安装机构实现振动补偿。2.根据权利要求1所述的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，其特征在于，所述补偿式安装机构包括多个减震组件，各所述减震组件包括凸耳式安装座、可调刚度气囊、压电致动模块和用于对可调刚度气囊进行刚度调整的气囊刚度预调器，所述振动补偿控制子系统与压电致动模块连接，所述凸耳式安装座悬挂安装于载体平台上；所述可调刚度气囊和压电致动模块依次叠加后安装在凸耳式安装座上，实现对光栅尺读数头的支撑。3.根据权利要求2所述的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，其特征在于，所述振动补偿控制子系统包括补偿控制模块、X向振动传感器、Y向振动传感器、Z向振动传感器、功率放大器和用于读取数控机床的运动学参数并发送到补偿控制模块的NC接口模块，所述X向振动传感器、Y向振动传感器和Z向振动传感器分别用于采集载体平台的X向、Y向和Z向的振动信号后发送到补偿控制模块，所述补偿控制模块用于读取载体平台的X向、Y向和Z向的振动信号以及载体平台所处数控机床的运动学参数后，计算获得相应的振动补偿指令，进而输出到功率放大器，驱动压电致动模块产生相应的位移输出从而改变可调刚度气囊的压缩量，实现振动补偿。4.根据权利要求2所述的用于绝对式光栅尺的一体化振动控制系统，其特征在于，所述可调刚度气囊，包括阻尼纵隔和由阻尼纵隔分割获得的压力调整腔和气囊承载腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈新度，邓宏光，陈新，王晗，张莉，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44