时栅传感器动态自动测试与标定系统.pdf

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1、2010拒仪表技术与传感器2010第2期InstrumentTechniqueandSensorNo．2时栅传感器动态自动测试与标定系统高忠华，陈锡侯，彭东林，刘小康，王先全，郑方燕(重庆理工大学机械检测技术与装备教育部工程中心，重庆400054)摘要：时栅传感器误差曲线的动态自动标定工作，在保证精度的同时，大幅度减少了标定所需的时间。同时，利用软件实现卡尔曼滤波方法，进一步提高了动态标定精度。文中主要介绍了系统工作原理及动态标定的方法，使用结果表明：动态自动测试效率和标定精度达到了预定的指标。关键词：时栅传感器；卡尔曼滤波；动态测试；自动标定中图分类号：TP206

2、文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)02—0095—03DynamicAutomaticTestingandCalibrationSystemofTimeGratingSensorGAOZhong-hua，CHENXi—hou，PENGDong—lin，LIUXiao·kang，WANGXian—quan，ZHENGFang—yan(EngineeringCentreofMechanicalDetectionTechnologyandEquipmentoftheEducationMinistry，ChongqingUniversityofTechn

3、ology，Chongqing400054，China)Abstract：Thedynamicautomatictestingandcalibrationworkoftimegratingsensorerrorcurvecannotonlyensureitspreci—sion，butalsoreducetestingandcalibrationtime．ItusedKalmanfilterwithsoftwaretoimprovethedynamicautomatictestingandcalibrationprecision．Thispaperfocusedon

4、thesystemprincipleandthedynamicautomatictestingandcalibrationmethod．Andthetestingresultsprovethatthetestingeficiencyandcalibrationprecisionreachexpectedrequirements．Keywords：timegratingsensor；Kalmanfilter；dynamictest；auto-calibration0引言进行相应的数据处理和实时显示。标定系统装置如图2所示。基于文献[1]提出的“时空坐标转换理论”概念而

5、研发的整个过程的采样、处理和屏幕显示(数据和曲线)全部是动态、时栅位移传感器，在研发出高精度实验样机之后，开始了市场自动和实时完成的。化的研发阶段。时栅作为一种智能化仪器，可以通过误差理论修正和补偿达到高精度，这就需要同光栅、激光干涉仪等高精度母仪进行大量的比对工作。因此，对每一台产品都需要有一个测试校准的过程J，如此大量的标定工作是阻碍提高时栅传感器生产效率的主要因素。为此，标定方法是如何提高时栅图1系统原理图传感器生产效率的主要问题。文中在文献[4]中提出的高精度数显时栅转台的“静态”标定系统的基础上，提出了一种应用于时栅传感器“动态”标定的方法，不但避免了静态

6、标定所需的长时间等待转位位置定位的时间，还提高了传感器的标定精度，从而很好地解决了时栅动态标定和大批量生产之间的矛盾。1系统的工作原理及动态标定方法1．1系统工作原理图2标定系统装置图图1为时栅动态标定的系统原理图。它是一个半闭环控1．2时栅传感器动态标定方法制系统。动态标定时对速度的变化比较敏感，为了得到相对恒利用“动态”数据采集的方法，即传感器在旋转过程中把时定的标定速度，系统采用FANUC数控系统来控制伺服电机做栅与光栅的原始数据实时地采集到上位机中，从而在上位机得匀速转动，光栅和时栅传感器分别通过弹性联轴结安装在精密到一条整周误差曲线，事后再进行整周误差修正

7、。时栅是按等分度转台的主轴上，随转台同步转动。伺服电机通过同步带带时间周期发送数据，而光栅则是按等空间间距发送数据，因此动转台做匀速转动的同时，也使光栅和时栅同时转过相应的角如何动态而同步地获取时栅和光栅的原始数据是动态标定首位移。在系统做匀速转动的过程中，时栅和光栅按一定的周期先要解决的问题。在硬件设计上，采用了用时栅信号周期性触通过串口向工控机发送数据，工控机接收到时栅、光栅的原始发中断的方法来使时栅、光栅数据在同一时刻发送到上位机，角度数据后做差值，便得到时栅的原始误差，然后利用工控机这样就保证了时栅与光栅信号的同步。上位机接收到数据后，在软件设计上采用如