[發(fā)明專利]編碼器校正系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810470232.1
• 申請(qǐng)日: 2018-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN109000702A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張文農(nóng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州匯川技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01D18/00
• 分類號(hào): G01D18/00
• 代理公司: 深圳市順天達(dá)專利商標(biāo)代理有限公司 44217
• 代理人: 陸軍

本發(fā)明提供了一種編碼器校正系統(tǒng)及方法，所述系統(tǒng)包括基準(zhǔn)編碼器、對(duì)拖裝置、數(shù)據(jù)緩存裝置以及上位機(jī)；其中：被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器由所述對(duì)拖裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述數(shù)據(jù)緩存裝置在所述被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，以相同的采樣周期同時(shí)采集所述被測(cè)編碼器與所述基準(zhǔn)編碼器輸出的位置信號(hào)；所述上位機(jī)包括誤差分析單元、擬合單元以及燒錄單元，且所述誤差分析單元用于根據(jù)所述位置信號(hào)生成原始誤差曲線，所述擬合單元用于根據(jù)所述原始誤差曲線生成校正曲線，所述燒錄單元用于將所述校正曲線寫入到所述被測(cè)編碼器中。本發(fā)明通過將被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器對(duì)拖，并根據(jù)基準(zhǔn)編碼器的位置信號(hào)對(duì)被測(cè)編碼器校正，可極大提高被測(cè)編碼器的輸出精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編碼器領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種編碼器校正系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

隨著工控技術(shù)的飛速發(fā)展，制造業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的不斷推進(jìn)，為伺服產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了巨大的市場(chǎng)。編碼器作為伺服系統(tǒng)中的反饋器件，有效提高了伺服系統(tǒng)的工作精度。而絕對(duì)值編碼器，因其輸出的每一個(gè)位置絕對(duì)唯一、抗干擾，已經(jīng)越來越廣泛地應(yīng)用到各種工業(yè)系統(tǒng)中，以進(jìn)行角度、長度測(cè)量和定位控制。

高分辨率的絕對(duì)值光電編碼器，由于在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、工藝等環(huán)節(jié)會(huì)產(chǎn)生一致性非線性誤差，從而會(huì)影響其精度。

一致性非線性誤差是影響編碼器“絕對(duì)定位精度”與“重復(fù)定位精度”的最主要原因。以光電編碼器為例，誤差來源主要有微分非線性誤差和積分非線性誤差。微分非線性誤差是存在于編碼器的每個(gè)刻線之中的高頻率誤差，積分非線性誤差為編碼器一圈一次的低頻率誤差。

若編碼器的“絕對(duì)定位精度”與“重復(fù)定位精度”數(shù)值太大，在伺服系統(tǒng)中會(huì)造成電機(jī)速度波動(dòng)過大，影響其在某些特定場(chǎng)合下的正常使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)上述因一致性非線性誤差影響絕對(duì)值編碼器精度的問題，提供一種編碼器校正系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種編碼器校正系統(tǒng)，用于對(duì)被測(cè)編碼器進(jìn)行校正；包括基準(zhǔn)編碼器、對(duì)拖裝置、數(shù)據(jù)緩存裝置以及上位機(jī)；其中：所述被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器由所述對(duì)拖裝置帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)；所述數(shù)據(jù)緩存裝置在所述被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)時(shí)，以相同的采樣周期同時(shí)采集所述被測(cè)編碼器與所述基準(zhǔn)編碼器輸出的位置信號(hào)；所述上位機(jī)包括誤差分析單元、擬合單元以及燒錄單元，且所述誤差分析單元用于根據(jù)所述位置信號(hào)生成原始誤差曲線，所述擬合單元用于根據(jù)所述原始誤差曲線生成校正曲線，所述燒錄單元用于將所述校正曲線寫入到所述被測(cè)編碼器中。

在本發(fā)明所述的編碼器校正系統(tǒng)中，所述原始誤差曲線為由多個(gè)離散點(diǎn)組成的曲線，所述擬合單元使用快速傅里葉變換提取所述原始誤差曲線中的低頻成分和高頻成分，并根據(jù)所述低頻成分插補(bǔ)生成積分校正曲線、根據(jù)所述高頻成分插補(bǔ)生成微分校正曲線。

在本發(fā)明所述的編碼器校正系統(tǒng)中，所述數(shù)據(jù)緩存裝置采集的位置信號(hào)至少包括所述被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)一周所輸出位置的所有采樣數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明所述的編碼器校正系統(tǒng)中，所述誤差分析單元包括補(bǔ)償子單元和比較子單元，其中：所述補(bǔ)償子單元用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)緩存裝置采集的位置信號(hào)生成補(bǔ)償信號(hào)，并對(duì)所述數(shù)據(jù)緩存裝置采集的被測(cè)編碼器的位置信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，以使被測(cè)編碼器的位置信號(hào)與基準(zhǔn)編碼器的位置信號(hào)零點(diǎn)對(duì)齊；所述比較子單元，用于將零點(diǎn)對(duì)齊的被測(cè)編碼器的位置信號(hào)與基準(zhǔn)編碼器的位置信號(hào)進(jìn)行比較，獲得所述原始誤差曲線。

在本發(fā)明所述的編碼器校正系統(tǒng)中，所述對(duì)拖裝置包括電機(jī)以及固定在所述電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上的聯(lián)軸器，所述被測(cè)編碼器和基準(zhǔn)編碼器分別裝設(shè)到所述聯(lián)軸器的同一軸向位置。

在本發(fā)明所述的編碼器校正系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)還包括可編程控制器和變頻器，所述上位機(jī)通過驅(qū)動(dòng)所述可編程控制器來控制變頻器，并由所述變頻器驅(qū)動(dòng)所述電機(jī)帶動(dòng)所述被測(cè)編碼器與基準(zhǔn)編碼器同步旋轉(zhuǎn)。