[发明专利]角度编码器误差快速检测装置及检测方法

说明书

本发明涉及精密轴角测量技术领域，具体涉及一种角度编码器误差快速检测装置及检测方法。角度编码器误差快速检测装置包括：精密转台、转台驱动器、被测编码器、数据采集卡和计算机系统；检测装置的精密转台集成了转台电机，基准编码器和联轴基座，转台驱动器驱动精密转台实现闭环控制，转台在转动的同时，数据采集卡同步锁存基准编码器角度值和被测编码器角度值，以实现同步检测，将锁存的两种角度值传输到计算机系统进行误差处理，从而实现编码器角度值误差快速检测。

技术领域

本发明属于精密轴角测量技术领域，具体涉及角度编码器误差快速检测装置及检测方法。

背景技术

编码器误差是衡量编码器性能的重要指标。目前，现有编码器误差检测方法主要有以下几种：

1、采用多面棱体-自准直仪法，将多面棱体与被测编码器同轴连接，自准直仪读取多面棱体每个面上的角度值，与被测编码器的输出角度值做比较，进而测出被测编码器的误差。该检测方法的缺点是：对面棱体一般不超过30个面，检测时，编码器一周的采样点少，不能够全面反映编码器的误差细节。

2、多齿分度台法，将多齿分度盘与被测编码器同轴连接，以多齿分度台为位置基准，按特定步距，与被测编码器输出的角度值进行对比，进而测出被测编码器的误差。该检测方法的缺点是：检测时，旋转轴每转到一个检测点位置，需要停止转动，再检测误差数据，检测周期长，如果检测一圈数千个点，需要几个小时才能完成。

3、激光干涉仪检测法，激光干涉仪发射单一频率光束，光束射入线性干涉镜后分成两道光束射向干涉仪旋转云台内置的反射镜，这两道光束再反射回到分光镜，然后重新汇聚返回激光干涉仪。若光程差有变化时，这些变化会被计算并用来检测两个光程之间的差异变化。干涉仪旋转云台安装在被测旋转轴上，旋转轴每转到一个检测点位置，停止转动几秒，干涉仪计算一次光程差变化，该变化即为被测编码器的误差。该检测方法存在如下缺陷：（1）检测误差数据量少（一般不多于360个）；（2）旋转轴每转到一个检测点位置，需要停止转动，再检测误差数据，检测时间长。

角度编码器在生产制造过程中或用户安装调试过程中，需要遍历角度编码器的更多、更精细的角度值信息，这样才能全面反映编码器的角度值信息特征，确认编码器角度检测的可靠性。根据实践经验，通常编码器每圈需要检测几千甚至上万个检测点，如果按照上述检测方法每圈进行几千个点的检测，耗时将近数小时才能完成，这将大大影响产品的生产效率。

在公开号为CN208751603U（公开日2019年04月16日）的中国专利申请中，提出一种编码器校正系统，在编码器误差检测时，在page3-0024段落中，提到，采用了“上述数据缓冲装置4用于在被测编码器1与基准编码器2同步旋转时，以相同的采样周期同时采集被测编码器1和基准编码器2输出的位置信号”，专利中，并没有提到“同时采集被测编码器1和基准编码器2输出的位置信号”的具体方法和措施，即如何同步被测编码器1和基准编码器2输出的位置信号；因不同类型的编码器输出数据的方式有所不同，编码器分为增量式编码器和绝对式编码器，对于增量式光电编码器，角度值输出方式通常是以两路正交的方波信号形式输出，编码器旋转时，这两路方波信号会交替变化，数据采集卡捕获方波信号的上升沿，然后进行加计数或减计数，从而实现编码器角度值的获取，这种角度计数方法无需给编码器发出角度值获取指令，计算速度非常快，以当前的MCU（微控制单元）或FPGA（现场可程式门阵列）计算速度，一般在0.5µs内可以计算完成。对于绝对式光电编码器，其角度值方式有两种类型：1)上位机主动发出同步指令，编码器收到同步指令后，编码器立刻启动信号捕获，捕获信号原始信息，并将其解码，解算出角度值，然后按照特定的通讯协议将角度值送给上位机，这里称作从动输出型编码器；2）绝对式光电编码器不受上位机的同步指令，自身定时启动信号捕获，并将其解算为角度值，然后按照特定的通讯协议将角度值送给上位机，这里称作主动输出型编码器。上述专利并没有明确编码器的类型，也没有明确装置在转动中测量角度误差时，不同类型的编码器同步延迟的因素的影响。