【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于圆光栅编码器校正测量，具体涉及一种圆光栅z轴偏移量的检测方法。
技术介绍
1、圆光栅是最常用的高精度角位移传感器，被广泛应用于各种精密仪器设备中。圆光栅编码器的核心部件为光栅码盘（亦称圆光栅码盘或圆光栅编码盘）和读数头（亦称读头），光栅码盘固定于编码器转轴上且保持同步旋转，读数头固定于编码器固定部件上，两部件之间可进行相对回转运动。由于编码器安装工艺限制，安装过程中光栅码盘的光学平面与旋转台的机械平面不重合会导致安装偏斜误差。因此，在使用圆光栅编码器之前需要调试，将光栅码盘的安装误差控制在预设范围内。现有的圆光栅编码器通常是通过调整径向跳动的大小来调整光栅码盘与转轴的安装位置精度。
2、但是，在测量精度要求较高时，由圆光栅安装偏斜引起的测角误差是不能忽略的，即使是很小的安装误差都会造成很大影响。因此，对圆光栅安装偏斜引起的测角误差进行修正是非常有必要的。
3、目前对于圆光栅安装偏斜问题的解决主要有机械调整和误差补偿两种方式。无论哪种方式，求解其径向偏移量都是必要的。其中机械调整的精度很低，无法解决圆光栅微小偏斜的问题，而在精密测量中，微小的偏斜也会导致较大的测量误差。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷和不足，本专利技术提供了一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，仅需要在使用前对距离变化和旋转角度之间的关系系数进行一次校准，便可在使用过程中实时的检测光栅码盘的z轴偏移量，并直接呈现出来，为圆光栅偏斜测量领域提供了一种新的方案。
2、本
3、步骤1，圆光栅编码盘（亦称光栅码盘）随工作台同步旋转，通过读头测量圆光栅的旋转角度，得到其旋转角度的图像，对其图像的每个周期的最大值进行采样，得到与周期数相等的采样点数，对这些采样点数进行曲线拟合，为了保证曲线的质量，在这个过程中将偏差较大的采样点进行去除，得到仅含最大值的曲线；
4、步骤2，调整读头和光栅码盘之间的距离或增减光栅转台的高度，再次重复上述步骤得到第二次测量的最大值曲线；
5、步骤3，根据第一次测量的最大值曲线和第二次测量的最大值曲线进行逐点比较做差计算，得到距离变化与旋转角度之间的关系曲线，并得到距离变化与旋转角度之间的关系系数，由此得到距离变化和旋转角度之间关系。
6、优选地，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样指的是对圆光栅旋转一周产生的连续正弦信号进行最大值采样。
7、优选地，所述得到仅含最大值的曲线指的是将采样的每个周期的最大值形成新的曲线，新的曲线中包含每个周期的最大值。
8、优选地，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样，其采样方法包括但不限于常见的可以完成此操作的采样方法，例如最值检测采样法等。
9、优选地，所述调整读头和光栅码盘之间的距离或增减光栅转台的高度指的是通过调整读头或者调整光栅转台两种方式实现改变读头与光栅码盘之间的距离的目的。
10、优选地，所述改变读头与光栅码盘之间的距离包括增加读头与光栅码盘之间的距离和减小读头与光栅码盘之间的距离。
11、优选地，所述调整读头和光栅码盘之间的距离，具体为：
12、保持光栅转台不动，通过径向改变读头的位置，实现增加或减小读头与光栅码盘之间的距离。
13、优选地，所述增减光栅转台的高度，具体为：
14、通过机械设备径向移动光栅转台来增加或减小读头与光栅码盘之间的距离；
15、通过增加或减少固定厚度的垫片改变光栅转台的高度来增加或减小读头与光栅码盘之间的距离。
16、优选地，所述固定厚度的垫片，具体为：
17、垫片的厚度根据实际的需要，不限制于某种特定的规格；
18、垫片的材质根据实际的需要，不限制于某种特定的材质。
19、优选地，所述改变读头与光栅码盘之间的距离包括增加读头与光栅码盘之间的距离和减小读头与光栅码盘之间的距离。
20、优选地，所述根据第一次测量的最大值曲线和第二次测量的最大值曲线进行计算，得到距离变化与旋转角度之间的关系系数，由此得到距离变化和旋转角度之间关系。具体为：
21、将第一次测量的最大值点对应的旋转角度和第一次测量的最大值点对应的旋转角度代入关系系数求解公式，采用最小二乘法拟合求得距离变化与旋转角度之间的关系系数；
22、将上述关系系数带入距离变化与旋转角度的关系式，即可得到距离变化与旋转角度的关系，从而得到每次旋转时的距离变化量，即z轴偏移量。
23、优选地，所述关系系数求解公式如下：式中，为光电转换系数，为光强关系系数，为光强，为感光面积，第一次测量时读头与光栅码盘之间的距离，为读头与光栅码盘之间的距离变化量，为转台旋转角度，为距离变化与旋转角度之间的关系系数；
24、优选地，所述距离变化与旋转角度的关系式如下：式中，为转台旋转角度，为距离变化与旋转角度之间的关系系数,为距离变化量，即轴偏移量。
25、本技术方案所达到的效果是，检测方法中，利用步骤1，对其图像的每个周期的最大值进行采样，得到仅含最大值的曲线，其中，去掉了由于环境干扰产生的错误数据，得到质量较好的最大值曲线，利于数据的读取和计算。利用步骤3，计算第一次测量的最大值曲线和第二次测量的最大值曲线，得出距离变化随旋转角度的变化曲线，这样，计算出关系系数。由此，得到距离变化与旋转角度之间的关系。最终实现精密测量中，检测旋转过程中z轴偏移量的目的。相比于现有的理论繁琐，难以实现的建立数学模型，求解特征信号的检测方法，本方案在工程实现的角度，仅需要在使用前对距离变化和旋转角度之间的关系系数进行一次校准，便可在使用过程中实时的检测光栅码盘的z轴偏移量，并直接呈现出来，操作简单，便于工程化实现。为圆光栅偏斜测量领域提供了一种新的方案。
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1.一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样指的是对圆光栅旋转一周产生的连续正弦信号进行最大值采样。
3.根据权利要求2所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述得到仅含最大值的曲线指的是将采样的每个周期的最大值形成新的曲线，新的曲线中包含每个周期的最大值。
4.根据权利要求3所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样，其采样方法为最值检测采样法。
5.根据权利要求4所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述调整读头和光栅码盘之间的距离或增减光栅转台的高度指的是通过调整读头或者调整光栅转台两种方式实现改变读头与光栅码盘之间的距离的目的。
6.根据权利要求5所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述改变读头与光栅码盘之间的距离包括增加读头与光栅码盘之间的距离和减小读头与光栅码盘之间的距离。
7.根据权利要求
8.根据权利要求6所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述增减光栅转台的高度，具体为：
9.根据权利要求7或8所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述根据第一次测量的最大值曲线和第二次测量的最大值曲线进行计算，得到距离变化与旋转角度之间的关系系数，由此得到距离变化和旋转角度之间关系；具体为：
10.根据权利要求9所述的一种圆光栅Z轴偏移量的检测方法，其特征在于，将两次测量的最大值点差值和测量的最大值点对应的旋转角度代入关系系数求解公式，采用最小二乘法拟合求得距离变化与旋转角度之间的关系系数；
...【技术特征摘要】
1.一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样指的是对圆光栅旋转一周产生的连续正弦信号进行最大值采样。
3.根据权利要求2所述的一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述得到仅含最大值的曲线指的是将采样的每个周期的最大值形成新的曲线，新的曲线中包含每个周期的最大值。
4.根据权利要求3所述的一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述对其图像的每个周期的最大值进行采样，其采样方法为最值检测采样法。
5.根据权利要求4所述的一种圆光栅z轴偏移量的检测方法，其特征在于，所述调整读头和光栅码盘之间的距离或增减光栅转台的高度指的是通过调整读头或者调整光栅转台两种方式实现改变读头与光栅码盘之间的距离的目的。
6.根据权利要求5所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：尹祥峰，王洋，张超，王英志，隗雪峰，孙嘉钰，王志闯，李东岳，李思瑾，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：
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