[发明专利]一种激光二维测距传感器的标定方法

说明书

本发明公开了一种激光二维测距传感器的标定方法，包括以下步骤：在电机带动码盘匀速转动情况下，对码盘的每个齿进行角度值标定；对相邻的两个齿之间进行均匀打点，实时计算获得相邻两个齿之间任意标定角所对应的点；获取激光二维测距传感器在预定角度内匀速形成的测量点，并且获取每个测量点到激光二维测距传感器之间距离的测量值，通过卡尔曼滤波算法和加权平均滤波算法相组合对这一系列测量值降低噪声；通过静态定点系统误差标定模型和静态全景系统误差标定模型分别分析并量化测量距离以及电机转速对误差的影响，并且修正样机由于测量距离和电机转速不同引起的系统误差的技术方案，本发明可用于激光二维测距传感器的标定。

技术领域

本发明涉及一种激光二维测距传感器的标定方法。

背景技术

激光二维测距传感器的标定可分为距离标定及角度标定两大部分。

在距离标定方面，距离标定可分为系统误差的标定和随机误差的标定两部分。

对于系统误差，目前的标定方法主要有两种。第一种中方法是每隔较小的一段距离，直接通过实验获取当前真实值及输出值的对应关系，形成标定表。此种方法精度较高，但是仅适用于量程较小的情况，并且标定耗时长，造成大量人力和时间的资源消耗，且标定的效率低下，并不适用大规模生产需求。第二种方法是利用最小二乘法进行线性拟合，根据拟合出的公式补偿系统误差。此种方法虽然简单快速，但是激光传感器的系统误差大多不是线性的，采用此种线性拟合方法，补偿效果不佳，激光传感器的精度无法达到最优效果。

对于随机误差，现有的技术大多选择从元器件或硬件内部着手解决，例如1)为了降低时间间隔测量单元误差所用的高频振荡脉冲计数法、模拟内插法、线性延迟法及换用精度更高的时间间隔测量芯片等；2)为了降低时刻鉴别抖动误差所用的可变增益-固定阈值触发法、功率点可变阈值触发法、对数放大法等。这些方法一方面对随机误差的补偿有限，达不到生产精度要求；另一方面对元器件要求高，费用高昂，导致生产成本增加。

在角度标定方面，现有的技术一般将重点放在研究电机性能并优化控制系统上。此种方法依赖电机本身，要求电机本身性能较高，忽略了码盘的精度问题，并不能消除码盘的误差所带来的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种激光二维测距传感器的标定方法，其具有耗时短、精度高、成本底以及电机稳定性对角度误差的影响小的特点。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：一种激光二维测距传感器的标定方法，包括以下步骤：

在电机带动码盘匀速转动情况下，对码盘的每个齿进行角度值标定；

对相邻的两个齿之间进行均匀打点，实时计算获得相邻两个齿之间任意标定角所对应的点；

获取激光二维测距传感器在预定角度内匀速形成的测量点，并且获取每个测量点到激光二维测距传感器之间距离的测量值，通过卡尔曼滤波算法和加权平均滤波算法相组合对这一系列测量值降低噪声；

通过静态定点系统误差标定模型分析并量化测量距离对误差的影响，并且修正样机由于测量距离不同引起的系统误差；

通过静态全景系统误差标定模型分析并量化电机转速对误差的影响，并且修正样机由于电机转速不同引起的误差。

进一步的，优选地，所述在电机带动码盘匀速转动情况下，对码盘的每个齿进行角度值标定，具体包括：

S1.1：获取所述电机带动所述码盘匀速旋转n圈时，经过码盘上m个齿的每个齿的时间t，将获取的原数据表示为矩阵形式为：其中，矩阵的每一行为电机转一圈码盘记录的时间，矩阵的每一列为码盘转不同圈时，经过同一个齿的时间；

S1.2：将矩阵(1)的每一列j取平均：所得一列值：t₁,t₂,…,t_m，即为标定后的码盘角度值。