【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及传感测量，特别涉及一种角位移测量装置及方法。
技术介绍
1、角位移传感器用于为高精度空间指向控制系统提供高精度的转动角度信息。空间指向控制系统中使用电机驱动机械装置，带动指向机构运动，运动过程中需实时、高精度的获取电机的转角、转速等信息，该信息是电机系统的控制输入，对整个系统的精度、可靠性有重要影响。
2、现有常规角位移传感器产品精度一般为角秒级，该方案的产品精度较低且精度提升困难，测量精度无法满足高精度空间指向控制系统的技术需求。
3、基于此，目前亟需一种角位移测量装置及方法来解决上述技术问题。
技术实现思路
1、为了提升角位移传感器的测量精度，满足高精度空间指向控制系统的技术需求，本专利技术实施例提供了一种角位移测量装置及方法。
2、第一方面，本专利技术实施例提供了一种角位移测量装置，包括一个电机转子、一个编码盘、一个电机定子和六个读数器，其中：
3、所述编码盘设置于所述电机转子上，六个所述读数器均设置于所述电机定子上；
4、所述编码盘的柱面上设置有多个一维编码光栅和多个二维编码图案，每个所述一维编码光栅和每个所述二维编码图案均设置于所述读数器的观测范围内，每个所述一维编码光栅均用于记载所述编码盘的精密角度信息，每个所述二维编码图案均用于记载所述编码盘的粗略角度信息；
5、六个所述读数器均按照预设的角度间隔非均匀地分布在所述编码盘的周身，每个所述读数器的探头均由高倍显微物镜和多行探测器组成，所
6、优选地，六个所述读数器依次按照如下角度分布在所述编码盘的周身：
7、以所述编码盘的圆心为中心，第一读数器与竖直向上方向之间的夹角呈0°，第二读数器与竖直向上方向之间的夹角呈55°，第三读数器与竖直向上方向之间的夹角呈112°，第四读数器与竖直向上方向之间的夹角呈171°，第五读数器与竖直向上方向之间的夹角呈232°，第六读数器与竖直向上方向之间的夹角呈295°。
8、优选地，所述读数器是通过如下方式进行解析的：
9、获取所述二维编码图案的图像数据和所述一维编码光栅的边缘数据；
10、基于所述图像数据，得到所述二维编码图案的编码值；
11、基于所述编码值，得到所述二维编码图案对应的角度位置；
12、基于所述边缘数据，得到所述一维编码光栅的对应的角度值。
13、优选地，所述读数器在执行所述基于所述图像数据，得到所述二维编码图案的编码向量时，用于执行如下操作：
14、对所述图像数据依次进行中值滤波处理和二值化处理，得到所述二维编码图案中多个二维点的二值化数据；
15、对所述二值化数据依次进行边缘提取处理和圆拟合处理，得到每个所述二维点的中心位置信息；
16、对所述二维编码图案进行编码，得到所述二维编码图案的编码值；其中，所述编码值是根据所述中心位置信息确定的。
17、优选地，所述读数器在执行所述对所述二维编码图案进行编码，得到所述二维编码图案的编码值时，用于执行如下操作：
18、根据所述中心位置信息对所述二维编码图案进行编码，若所述二维编码图案的一个网格内存在一个所述二维点，则存在所述二维点的所述网格的编码值记为1；若所述二维编码图案的一个网格内不存在一个所述二维点，则不存在所述二维点的所述网格的编码值记为0。
19、优选地，所述读数器在执行所述基于所述编码值，得到所述二维编码图案对应的角度位置时，用于执行如下操作：
20、基于所述编码值，得到所述二维编码图案的编码矩阵；
21、基于预设的二维编码查找表，查找所述编码矩阵对应的所述角度位置；其中，所述二维编码查找表中任一所述编码矩阵均唯一对应一个所述角度位置。
22、优选地，所述读数器在执行所述基于所述边缘数据，得到所述一维编码光栅对应的角度值时，用于执行如下操作：
23、对所述边缘数据进行高斯拟合处理，得到所述一维编码光栅的实际边缘位置；
24、基于所述实际边缘位置和所述一维编码光栅的理论边缘位置，得到所述实际边缘位置与所述理论边缘位置的差值；
25、基于所述差值和所述实际边缘位置，得到所述一维编码光栅对应的角度值。
26、第二方面，本专利技术实施例还提供了一种角位移测量方法，应用于上述任一项实施例所述的角位移测量装置，包括：利用所述读数器获取所述二维编码图案的图像数据和所述一维编码光栅的边缘数据；
27、利用所述读数器对所述二维编码图案的图像数据进行计算，得到所述二维编码图案对应的角度位置；
28、利用所述读数器对所述一维编码光栅的边缘数据进行计算，得到所述一维编码光栅对应的角度值。
29、优选地，所述读数器的输出值为所述角度位置和所述角度值之和。
30、优选地，角位移测量值为六个所述读数器的输出值之和的平均值。
31、本专利技术实施例提供了一种角位移测量装置及方法，该角位移测量装置包括编码盘和读数器，编码盘的周身设置由多个高倍显微物镜和多行探测器构成的读数器；编码盘的柱面上同时刻制有二维编码光栅和一维光栅，读数器先解析二维编码光栅得到粗码角度数据，再解析一维光栅得到高精度数据，通过利用具有高精度的一维光栅数据对二维编码光栅数据进行精度补偿，实现读数器的高精度测量结果。通过将二维编码和一维编码相结合，不仅可以解决仅有一维编码带来的硬件设计困难，也可以解决仅有二维编码导致的精度不高的问题，提高了角位移测量装置的测量精度，满足高精度空间指向控制系统的技术需求。
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1.一种角位移测量装置，其特征在于，包括一个电机转子、一个编码盘、一个电机定子和六个读数器，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，六个所述读数器依次按照如下角度分布在所述编码盘的周身：
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述读数器是通过如下方式进行解析的：
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述基于所述图像数据，得到所述二维编码图案的编码值时，用于执行如下操作：
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述对所述二维编码图案进行编码，得到所述二维编码图案的编码值时，用于执行如下操作：
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述基于所述编码值，得到所述二维编码图案对应的角度位置时，用于执行如下操作：
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述基于所述边缘数据，得到所述一维编码光栅对应的角度值时，用于执行如下操作：
8.一种角位移测量方法，其特征在于，应用于如权利要求3-7中任一项所述的装置，包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种角位移测量装置，其特征在于，包括一个电机转子、一个编码盘、一个电机定子和六个读数器，其中：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，六个所述读数器依次按照如下角度分布在所述编码盘的周身：
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述读数器是通过如下方式进行解析的：
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述基于所述图像数据，得到所述二维编码图案的编码值时，用于执行如下操作：
5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述读数器在执行所述对所述二维编码图案进行编码，得到所述二维编码图案的编码值时，用于执行如下操作：
【专利技术属性】
技术研发人员：梁士通，王立，盖芳钦，左富昌，邓楼楼，李春艳，洪帅，祝浩，严斯畅，
申请(专利权)人：北京控制工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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