[发明专利]伺服电机高精度场合下参考零点的快速确定方法

说明书

本发明公开了一种伺服电机高精度场合下参考零点的快速确定方法，控制伺服电机快速正向转动，选择一个读数头捕捉圆光栅的零点刻线，捕捉到圆光栅的零点刻线后产生一个计数信号，在每个伺服中断对计数信号进行检测，当检测到的计数信号发生变化后，此时圆光栅的零点刻线位置作为粗略参考零点位置；同时停止伺服电机转动，并将伺服电机反向转动至粗略参考零点位置，再继续反向转动一个调节角度后停止，控制伺服电机慢速正向转动，再次捕捉到圆光栅零点刻线后计数信号发生变化，此时圆光栅零点刻线即为参考零点精确位置。本发明在以多读数头和增量式圆光栅为反馈的精密伺服系统中，能快速确定伺服电机的参考零点，同时确定的参考零点精度高。

技术领域

本发明属于精密机电控制技术领域，具体涉及一种伺服电机高精度场合下参考零点的快速确定方法。

背景技术

电机运动需要利用编码器记录电机的实际位置信息，而编码器分为绝对式编码器和增量式编码器，绝对式编码器通常由两部分完整的圆周结构组成，体积相对较大，且无法通过其他方法减少由于安装偏心等问题引起的测角误差，因此在精密伺服控制场合，通常使用增量式编码器。高精度的增量式编码器通常由圆光栅盘和读数头组成，可以通过多读数头圆周均布安装的方式消除安装等问题引起的低阶测角误差，从而提高位置反馈信息的准确性。但读数头只能记录电机运动的相对距离，每次上电后都需要首先找寻到绝对参考零点位置才能记录电机的实际位置，因此每次参考零点位置找寻的准确性直接影响电机后续定位的精度。

参考零点位置的找寻通常由硬件进行触发，捕获方式分为软件捕获和硬件捕获。硬件捕获通过设置硬件寄存器，在硬件触发的同时将此刻的角度信息记录到寄存器中，并以此作为参考零点位置，这种零点位置找寻方式精度高，但仅适用于单读数头反馈的场合，因为硬件寄存器只能存储用于触发零点位置所使用的读数头所记录的角度信息，而实际反馈使用的角度为多个读数头角度信息的平均值，上电位置不同则二者的差值也不同，从而导致参考零点位置出现较大偏差。软件捕获通过设置伺服周期，在每个伺服中断对触发信号进行检测，当检测到触发信号后以当前伺服中断时刻采集到的多读数头平均值作为参考零点位置，这种零点位置找寻方式可以用于多读数头反馈的场合，但零点位置找寻精度受伺服频率和找寻时的转速影响，快速找寻则精度不高，慢速找寻则可能花费大量时间。因此，以上两种方式无法满足高精度场合下参考零点快速找寻的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种伺服电机高精度场合下参考零点的快速确定方法，它适用于多读数头和圆光栅为反馈组成的伺服系统，能在保证参考零点精度的同时提高找寻参考零点的效率。

本发明所采用的技术方案是：一种伺服电机高精度场合下参考零点的快速确定方法，包括圆光栅和圆光栅下方沿其圆周均匀设置的数个读数头，所述圆光栅上设有零点刻线，包括以下步骤：

步骤1：在闭环状态下，控制伺服电机快速正向转动，选择一个读数头捕捉圆光栅的零点刻线，首次捕捉到圆光栅的零点刻线后产生一个计数信号，再次捕捉到圆光栅的零点刻线后计数信号发生变化，控制器在每个伺服中断对计数信号进行检测，当检测到的计数信号发生变化后，此时圆光栅的零点刻线位置作为伺服电机的粗略参考零点位置；

步骤2：检测到计数信号发生变化后，停止伺服电机转动，并在伺服电机静止后控制伺服电机反向转动至圆光栅的零点刻线位于粗略参考零点位置，再次控制伺服电机反向转动一个调节角度，转动的调节角度的角度值大于一次伺服中断圆光栅的零点刻线转动的角度增量值；

步骤3：控制伺服电机慢速正向转动进行圆光栅零点刻线的第二次捕捉，再次捕捉到圆光栅的零点刻线后计数信号发生变化，此次伺服中断时的圆光栅的零点刻线位置即为参考零点精确位置。

作为优选，每次伺服中断圆光栅的零点刻线转动的角度增量值为多个读数头采集的角度增量值的平均值。

作为优选，所述计数信号根据伺服电机的转动方向在经过设定为捕捉零点刻线的读数头时进行加一或减一的操作。