一种光栅尺定位分配精度补偿的方法技术

本发明专利技术公开了一种光栅尺定位分配精度补偿的方法，通过在直线电机的行程内设置多个预置点，并同时对比激光干涉仪测量值和光栅尺测量值，以激光干涉仪测量值为准对比出光栅尺测量值的线性误差和局部误差，通过补偿原始光栅尺测量值的线性误差和局部误差，获得更准确的光栅尺测量值，提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电编码器
，尤其涉及一种光栅尺定位分配精度补偿的方法。
技术介绍
在现代生产制造中，光栅尺已经广泛应用在各种精密运动系统中。在精度要求不高的一般运动系统中，低精度的光栅尺就可以满足要求，例如普通粗加工机床。而现在，需要精密加工的器件越来越多，而且要求的精度越来越高，就需要用到更多的高精度的运动控制系统。这些高精度运动系统运用得越来越广泛，例如半导体加工、IC封装等设备都需要更高的光栅尺分辨率和精度。为了获得高分辨率的输出，人们通常上对光栅尺传感器输出的两路正弦信号进行细分。理论上这样可以让细分倍数增多而获得高分辨率。但是，光栅尺传感器输出的两路正弦信号并不能保证幅值绝对相等，也不能严格保持相位差为90度，因此细分倍数大时，相对误差也会打，使得补偿效果失效。另一方面，现代生产中，许多设备是对离散目标点进行控制，即加工工具快速且高精度地定位在所需要加工的点位，此技术在现实生产中应用得非常广泛，多种加工设备都需要应用次技术来进行关键加工过程的实现，而且大部分的加工装备对产品的加工是以离散目标点位基础进行加工，而非连续性地对一系列点位进行加工。例如SMT、THT、PCB钻孔、激光点阵打孔等设备。这类设备只是对预置离散加工点进行加工，设备所需的精度和重复定位精度只是针对具体离散点的，而不是整段光栅尺运动范围。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种光栅尺定位分配精度补偿的方法。一种光栅尺定位分配精度补偿的方法，包括以下步骤：S1.先在直线电机的行程范围内设定N个预置点，设定后直线电机回零，然后光栅尺测量值清零，激光干涉仪测量值清零；S2.直线电机运动至该N个预置点中的某个预置点，并记录激光干涉仪测量值和光栅尺测量值；S3.以激光干涉仪测量值为基准，将激光干涉仪测量值和光栅尺测量值相减获得两者间的误差值；S4.对同一预置点重复m次上述过程，求出该预置点在m次测试中的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi；S5.重复上述过程，分别获得该N个预置点处的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi，绘出Xi-σi坐标分布图；S6.对S5中获得的Xi-σi坐标分布图进行线性拟合，得到线性误差补偿直线，其中该线性误差补偿直线的线性表达式为σ＝kx+a，其中σ为线性误差值，x为原始光栅尺测量值，k为直线斜率，α为线性系数；然后根据公式y1＝x-获得补偿线性误差后的光栅尺测量值，其中y1为补偿线性误差后的光栅尺测量值，x为原始光栅尺测量值，σ为线性误差值；S7.将每个预置点的在m次测试中获取的误差值与其对应的线性误差值σ相减获取局部误差θi，根据某点的局部误差θi以及其对应的光栅尺测量值x，绘出θi-x坐标分布图；S8.对S7中获得的θi-x坐标分布图进行高次函数拟合，获得拟合函数θ＝anxn+an-1xn-1+…+ax+b，然后根据公式y2＝y1-θ计算补偿局部误差后的光栅尺测量值，其中y2为补偿局部误差后的光栅尺测量值，y1为补偿线性误差后的测量值，θ为局部误差。进一步，设定以所述S1中的每个预置点为中心的领域其中S为该预置点的值，为设定的常数；当直线电机运动至预设点的附近区域Si内时，执行S1至S8进行线性误差补偿和局部误差补偿；当直线电机没有运动至预设点的附近区域Si内时，仅执行S1至S6进行线性误差补偿。本专利技术的有益效果是：(1)对加工设备所需的预置离散点进行高精度补偿，对其他的点进行普通精度补偿，提高了精度的利用效率，大大的降低了成本；(2)不同误差补偿方式结合，提高了误差补偿的效率和节约了误差补偿所需的时间；(3)对光栅尺精度进行直接的测量来进行补偿，补偿了许多不确定的中间环节的误差。附图说明图1为本专利技术所用的光栅尺测量设备的结构示意图。其中,1-光栅尺尺身,2-测量设备2,3-运动部分3,4-夹具4,5-光栅尺及其运动机构5,6-运动输出设备6,7-精密工作平台。具体实施方式现结合附图和具体实施例对本专利技术所要求保护的技术方案作进一步详细说明。参见附图1所示，本实施例中的栅尺测量设备包括了光栅尺及其运动机构5、运动输出设备6、测量设备2、精密工作平台7。其中，运动光栅尺及其运动机构5是所要补偿的光栅尺搭载光栅尺的运动机构，使得光栅尺可以来回滑动；较高精度的运动输出设备6通过夹具4为光栅尺运动机构提供来回运动的动力，而且运动输出设备6需要有较为准确的速度控制和位置控制功能。测量设备2，用来检测带动光栅尺的机构的运动距离，也就是光栅尺可运动部分的运动距离，可以在此作为运动距离的比较基准；精密工作平台7为整个误差补偿系统的底座，平面度、水平度都较好，以免带了额外的误差。另外，安装的时候尽量保持较高精度的运动输出设备6中的运动部分3的运动路径和光栅尺尺身1的运动路径平行，以免把不必要的误差带进来。在本实施例中运动输出设备6采用直线电机，测量设备2采用激光干涉仪，精密工作平台7采用高精度气浮平台。本实施例中的精度补偿方法包括：S1.先在直线电机的行程范围内设定N个预置点，设定后直线电机回零，然后光栅尺测量值清零，激光干涉仪测量值清零；S2.直线电机运动至该N个预置点中的某个预置点，并记录激光干涉仪测量值和光栅尺测量值；S3.以激光干涉仪测量值为基准，将激光干涉仪测量值和光栅尺测量值相减获得两者间的误差值；S4.对同一预置点重复m次上述过程，求出该预置点在m次测试中的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi；S5.重复上述过程，分别获得该N个预置点处的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi，绘出Xi-σi坐标分布图；S6.对S5中获得的Xi-σi坐标分布图进行线性拟合，得到线性误差补偿直线，其中该线性误差补偿直线的线性表达式为σ＝kx+a，其中σ为线性误差值，x为原始光栅尺测量值，k为直线斜率，α为线性系数；然后根据公式y1＝x-σ,获得补偿线性误差后的光栅尺测量值，其中y1为补偿线性误差后的光栅尺测量值，x为原始光栅尺测量值，σ为线性误差值；S7.将每个预置点的在m次测试中获取的误差值与其对应的线性误差值σ相减获取局部误差θi，根据某点的局部误差θi以及其对应的光栅尺测量值x，绘出θi-x坐标分布图；S8.对S7中获得的θi-x坐标分布图进行高次函数拟合，获得拟合函数θ＝anxn+an-1xn-1+…+ax+b，然后根据公式y2＝y1-θ计算补偿局部误差后的光栅尺测量值，其中y2为补偿局部误差后的光栅尺测量值，y1为补偿线性误差后的测量值，θ为局部误差。在本实施例中S1中的每个预置点为中心的领域其中S为该预置点的值，为设定的常数；当直线电机运动至预设点的附近区域Si内时，执行S1至S8进行线性误差补偿和局部误差补偿；当直线电机没有运动至预设点的附近区域Si内时，仅执行S1至S6进行线性误差补偿。以上所述之实施例仅为本专利技术的较佳实施例，并非对本专利技术做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的
技术实现思路
对本专利技术技术方案作出更多可能的变动和润饰，或修改为等同变化的等效实施例。故凡未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术之思路所作的等同等效变化，均应涵盖于本专利技术的保护范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光栅尺定位分配精度补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.先在直线电机的行程范围内设定N个预置点，设定后直线电机回零，然后光栅尺测量值清零，激光干涉仪测量值清零；S2.直线电机运动至该N个预置点中的某个预置点，并记录激光干涉仪测量值和光栅尺测量值；S3.以激光干涉仪测量值为基准，将激光干涉仪测量值和光栅尺测量值相减获得两者间的误差值；S4.对同一预置点重复m次上述过程，求出该预置点在m次测试中的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi；S5.重复上述过程，分别获得该N个预置点处的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi，绘出Xi‑σi坐标分布图；S6.对S5中获得的Xi‑σi坐标分布图进行线性拟合，得到线性误差补偿直线，其中该线性误差补偿直线的线性表达式为σ＝kx+a，其中σ为线性误差值，x为原始光栅尺测量值，k为直线斜率，a为线性系数；然后根据公式y1＝x‑σ,获得补偿线性误差后的光栅尺测量值，其中y1为补偿线性误差后的光栅尺测量值，x为原始光栅尺测量值，σ为线性误差值；S7.将每个预置点的在m次测试中获取的误差值与其对应的线性误差值σ相减获取局部误差θi，根据某点的局部误差θi以及其对应的光栅尺测量值x，绘出θi‑x坐标分布图；S8.对S7中获得的θi‑x坐标分布图进行高次函数拟合，获得拟合函数θ＝anxn+an‑1xn‑1+…+ax+b，然后根据公式y2＝y1‑θ计算补偿局部误差后的光栅尺测量值，其中y2为补偿局部误差后的光栅尺测量值，y1为补偿线性误差后的测量值，θ为局部误差。...

【技术特征摘要】
1.一种光栅尺定位分配精度补偿的方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.先在直线电机的行程范围内设定N个预置点，设定后直线电机回零，然后光栅尺测量值清零，激光干涉仪测量值清零；S2.直线电机运动至该N个预置点中的某个预置点，并记录激光干涉仪测量值和光栅尺测量值；S3.以激光干涉仪测量值为基准，将激光干涉仪测量值和光栅尺测量值相减获得两者间的误差值；S4.对同一预置点重复m次上述过程，求出该预置点在m次测试中的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi；S5.重复上述过程，分别获得该N个预置点处的光栅尺测量值的平均值Xi以及误差值平均值σi，绘出Xi-σi坐标分布图；S6.对S5中获得的Xi-σi坐标分布图进行线性拟合，得到线性误差补偿直线，其中该线性误差补偿直线的线性表达式为σ＝kx+a，其中σ为线性误差值，x为原始光栅尺测量值，k为直线斜率，a为线性系数；然后根据公式y1＝x-σ,获得补偿线性误差后的光栅尺...

【专利技术属性】
技术研发人员：张芳健，王晗，陈新，黄明辉，李彬，廖剑祥，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44