CN103501141A - 圆形角位置传感器角位置误差检测补偿装置及补偿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种圆形角位置传感器角位置误差检测补偿装置及补偿方法，用于圆形角度传感器安装时的角位置误差检测及误差补偿。安装被测角位置传感器后，由永磁同步电机带动被测角位置传感器一起匀速转动，采集光电编码器和被测角度传感器产生的角位置数据，完成一个机械周期的转动后，经计算得到被测角位置传感器的误差曲线及最大误差，对被测角度传感器的机械安装提供依据。完成最优安装后，再次获取被测角度传感器的误差曲线，用多项式拟合法完成对误差曲线的拟合，根据拟合得到多项式即可对被测角位置传感器进行补偿，减小测角误差，进一步提高系统的性能。该方法对被测角位置传感器的机械安装精度给予检测，并能通过误差补偿的方式进一步提高测角精度。
Description
技术领域：
本发明涉及信息采集及误差补偿领域，具体涉及一种圆形角位置传感器误差检测装置及角位置误差补偿方法。
背景技术：
感应同步器是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置，根据用途，可将感应同步器分为直线式和旋转式两种，分别用于测量线位移和角位移。感应同步器广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位和跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率依据实际需求。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
在航空或航天遥感中，为了获得大视场、高分辨率的二维图像，需要使用机械结构驱动光学部件，实现对地面或像面的逐点扫描和采样。驱动方式可以是摆动、旋转或振荡。由于仪器的分辨率越到越高，视场越来越大，因此对于机械结构驱动光学部件运行时的速度精度或者位置精度的要求也越来越高。其实其本质就是对角位置传感器的精度要求更高。由于航天和航空所处的环境恶劣，因此对于各部分器件的可靠性都有较高的要求，而现有的高精度角度传感器（如光电编码器等）对环境要求较高，达不到所需的可靠性。因此只能在现有感应同步器与旋转变压器中挖掘潜力，来满足对于角位置传感器越来越高的精度要求。本发明可以角位置传感器的机械安装精度，并对其误差补偿提供依据，在提高角位置传感器测角精度的同时，也提高了系统的性能。
此外，还需要永磁同步电机进行驱动，保证在进行角位置采样时，机械结构转动的稳定性。
发明内容：
本发明提出了一种圆形角位置传感器误差检测装置及误差补偿方法。该方法对被测角位置传感器的机械安装精度给予检测，还可以通过误差补偿的方式进一步提高测角精度。
一种圆形角位置传感器角位置误差检测及误差补偿装置，如附图1所示，包括光电编码器1，永磁同步电机2、转台控制模块3、计算机4、被测角位置传感器5、被测角位置传感器转换模块6。
光电编码器1输出的角位置数据至转台控制模块3，计算机4发送控制信号至转台控制模块3,转台控制模块3控制永磁同步电机2匀速转动，转台控制模块3同时将光电编码器1的角位置数据转发给计算机4，永磁同步电机2转动的同时，带动被测角位置传感器5转动。被测角位置传感器转换模块6将被测角位置传感器5的角位置数据发送至计算机4，计算机4将光电编码器和被测角位置传感器的角位置数据保存至数据库中。最后生成相关误差曲线，得到被测角位置传感器5的角位置误差。
所描述光电编码器1要求角位置精度≦0.5”，可以为增量式光电编码器，也可以为绝对式光电编码器。
所描述永磁同步电机2要直径≦200mm，峰值力矩≧1Nm，转矩波动系数≦10%。
所描述转台控制模块3主要功能为：a）采集光电编码器1角位置数据并转发至计算机4，b）控制永磁同步电机2转动，带动转台转动。
所描述被测角位置传感器5要求为圆形角位置传感器，一般为圆感应同步器或旋转变压器。
所描述被测角位置传感器转换模块6，依据测角位置传感器5的特性进行设计，以圆感应同步器为例，使用鉴幅工作方式进行信号转换。
具体误差检测及补偿步骤如下：
1）仪器运行时，采集光电编码器1的角位置数据闭环控制永磁同步电机2匀速转动；
2）永磁同步电机2匀速带动光电编码器1和被测角位置传感器5匀速转动；
3）被测角位置传感器5的采样周期应小于光电编码器的角位置采样周期20Khz；
4）将光电编码器1和被测角位置传感器5的角位置数据以二维数组的格式存储至计算机4；
5）完成360°范围的匀速转动后，停止永磁同步电机2工作，停止角位置数据采集；
6）依据采集的二维数组的数据，以光电编码器的角位置数据为基准，得到被测角位置传感器的误差曲线、最大角位置误差等相关数据；
7）依据被测角位置传感器的误差曲线、最大角位置误差等相关数据判断被测角位置传感器的机械安装精度；
8）被测角位置传感器的误差曲线，可以采用多项式拟合法等补偿方法对被测角位置传感器进行误差补偿，进一步提高其测角精度；
9）多项式拟合曲线就是根据已知数据找出多项式函数的系数，拟合的方程如下：
RealAngle=anXn+an-1Xn-1+an-2Xn-2+…..a1X+a0；
上式中X为被测角位置传感器的角位置数据，RealAngle为补偿后的角位置数据，an、an-1……a0为所需拟合得到测系数，可通过软件进行拟合，（如matalab、original），最后得出an、an-1……a0的值，n的取值范围2-8，n的取值应尽可能小，以减少实时的计算量，补偿时，只需将代入角位置数据带入上述公式的X，即可得到补偿后的角位置数据RealAngle。
本发明的优点在于：对被测角位置传感器的安装精度不仅从机械上给予检测，也可以通过被测角位置传感器本身进行检测，而且更快、更方便、更精确，对于被测角位置传感器的安装有极大的帮助。在完成最优安装后，本发明还可以依据被测角位置传感器的误差曲线生成误差补偿所需的补偿数据表和补偿拟合曲线，依据补偿数据表和补偿拟合曲线即可对被测角位置传感器进行位置补偿，进一步提高其测角精度，从而提高系统性能。
附图说明：
附图1为本发明的总框图。
附图2为被测角位置传感器误差示意图。
附图3为补偿后被测角位置传感器误差示意图。
具体实施方式：
根据发明内容，本实施例构建了一种圆形角位置传感器角位置误差检测及误差补偿装置，如附图1所示。其中各个部分的具体参数和设计如下：
光电编码器1：采用reinshaw公司的增量式光电码盘圆光栅为RESM2U-SA550、读出头为T2600-3M、细分头为TI0400A12A，直径为550mm，系统精度1”；
永磁同步电机2：采用kollmorgen公司的RBE02110B交流永磁同步电机，持续堵转力矩为0.952Nm，峰值力矩为2.55Nm，质量为0.585kg；
转台控制模块3：使用DSP芯片（TMS320F2812）及FPGA芯片组成核心控制模块，控制永磁同步电机2转动，并转发光电编码器的角位置数据至计算机4；
计算机4：为普通计算机，推荐配置CPU≧1Ghz，内存≧2G，有足够USB接口；
被测角位置传感器5：可以为圆圆形角位置传感器；
被测角位置传感器转换模块6：主要由LM1875芯片进行激磁，AD2S80芯片进行角度转换，FPGA作为控制器；
本发明可以使用的被测角位置传感器可以为任何圆角位置传感器（如圆感应同步器）。
Claims (5)
1.一种圆形角位置传感器误差检测补偿装置，包括光电编码器（1），永磁同步电机（2）、转台控制模块（3）、计算机（4）、被测角位置传感器（5）、被测角位置传感器转换模块（6）其特征在于：
光电编码器（1）通过与被测角度传感器（5）同轴连接。光电编码器（1）输出的角位置数据至转台控制模块（3），计算机（4）发送控制信号至转台控制模块（3）,转台控制模块（3）控制永磁同步电机（2）匀速转动，转台控制模块（3）同时将光电编码器（1）的角位置数据转发给计算机（4），永磁同步电机（2）转动的同时，带动被测角位置传感器（5）转动。被测角位置传感器转换模块（6）将被测角位置传感器（5）的角位置数据发送至计算机（4），计算机（4）将光电编码器和被测角位置传感器的角位置数据保存至数据库中。最后生成相关误差曲线，得到被测角位置传感器（5）的角位置误差。
2.根据权利要求1所述的一种圆形角位置传感器误差检测补偿装置，所述的光电编码器（1）采用圆形内置轴承的光电码盘，其测角精度要求等于或者小于±0.5”。
3.根据权利要求1所述的一种圆形角位置传感器误差检测补偿装置，所述的被测角位置传感器（5）为圆型角度传感器。
4.根据权利要求1所述的一种圆形角位置传感器误差检测补偿装置，所述的永磁同步电机（2）为永磁直流无刷电机。
5.一种基于权利要求1所述一种圆形角位置传感器误差检测补偿装置的误差补偿方法，其特征在于包括以下步骤：
1）仪器运行时，采集光电编码器（1）的角位置数据闭环控制永磁同步电机（2）匀速转动；
2）永磁同步电机（2）匀速带动光电编码器（1）和被测角位置传感器（5）匀速转动；
3）被测角位置传感器（5）的采样周期应小于光电编码器的角位置采样周期20Khz；
4）将光电编码器（1）和被测角位置传感器（5）的角位置数据以二维数组的格式存储至计算机（4）；
5）完成360°范围的匀速转动后，停止永磁同步电机（2）工作，停止角位置数据采集；
6）依据采集的二维数组的数据，以光电编码器的角位置数据为基准，得到被测角位置传感器的误差曲线、最大角位置误差等相关数据；
7）依据被测角位置传感器的误差曲线、最大角位置误差等相关数据判断被测角位置传感器的机械安装精度；
8）被测角位置传感器的误差曲线，可以采用多项式拟合法等补偿方法对被测角位置传感器进行误差补偿，进一步提高其测角精度；
9）多项式拟合曲线就是根据已知数据找出多项式函数的系数，拟合的方程如下：
RealAngle=anXn+an-1Xn-1+an-2Xn-2+…..a1X+a0；
上式中X为被测角位置传感器的角位置数据，RealAngle为补偿后的角位置数据，an、an-1……a0为所需拟合得到测系数，可通过软件进行拟合，（如matalab、original），最后得出an、an-1……a0的值，n的取值范围2-8，n的取值应尽可能小，以减少实时的计算量；补偿时，只需将代入角位置数据带入上述公式的X，即可得到补偿后的角位置数据RealAngle。
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|---|---|
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Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104655156A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种矩阵式编码方式的绝对式码盘的误差补偿方法 |
| CN105424073A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-23 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种增量式光电编码器精度检测系统 |
| CN105515467A (zh) * | 2014-10-07 | 2016-04-20 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正旋转角信号的方法 |
| CN107270945A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-10-20 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种自动对极的编码传感器 |
| CN107843227A (zh) * | 2017-12-09 | 2018-03-27 | 连云港杰瑞电子有限公司 | 一种基于校准技术提高编码器精度的方法 |
| CN108151786A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-12 | 吉林宇恒光电仪器有限责任公司 | 光电编码器角度误差自动检测系统及系统误差修正方法 |
| CN108180933A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-19 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法 |
| CN108681309A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-19 | 北京因时机器人科技有限公司 | 一种伺服驱动器行程标定方法及装置 |
| CN109000702A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-12-14 | 苏州汇川技术有限公司 | 编码器校正系统及方法 |
| CN109361295A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-19 | 天津津航技术物理研究所 | 基于高阶多项式的霍尔元件测角解角补偿方法 |
| CN109612417A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 旋转变压器的精度检测方法及检测系统 |
| CN109861611A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-06-07 | 中国第一汽车股份有限公司 | 永磁同步电机位置传感器误差补偿系统和方法 |
| CN110440715A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-11-12 | 重庆邮电大学 | 光电自准直仪在长距离工作条件下的误差补偿方法 |
| CN111082725A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-28 | 傲基科技股份有限公司 | 磁旋转编码器角度补偿方法、补偿系统和电机 |
| CN114894238A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-12 | 微传智能科技（常州）有限公司 | 一种板级磁编的校准补偿装置、系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0915302A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Olympus Optical Co Ltd | 回路基板検査機の位置決め装置および位置決め方法 |
| CN2476824Y (zh) * | 2001-04-19 | 2002-02-13 | 安徽工业大学 | 一种光电编码器及测速机性能自动测试装置 |
| CN102680016A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-19 | 北京理工大学 | 一种光电编码器的误差补偿方法 |
-
2013
- 2013-10-10 CN CN201310470176.9A patent/CN103501141A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0915302A (ja) * | 1995-06-30 | 1997-01-17 | Olympus Optical Co Ltd | 回路基板検査機の位置決め装置および位置決め方法 |
| CN2476824Y (zh) * | 2001-04-19 | 2002-02-13 | 安徽工业大学 | 一种光电编码器及测速机性能自动测试装置 |
| CN102680016A (zh) * | 2012-05-14 | 2012-09-19 | 北京理工大学 | 一种光电编码器的误差补偿方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 佟丽翠等: "编码器自动检测过程的虚拟仪器化设计", 《仪表技术与传感器》 * |
| 杨巍: "基于DSP的光电编码器自动检测系统研究", 《中国优秀硕士论文电子期刊网》 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105515467B (zh) * | 2014-10-07 | 2020-08-07 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正旋转角信号的方法 |
| CN105515467A (zh) * | 2014-10-07 | 2016-04-20 | 罗伯特·博世有限公司 | 用于修正旋转角信号的方法 |
| CN104655156B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-06-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种矩阵式编码方式的绝对式码盘的误差补偿方法 |
| CN104655156A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-05-27 | 哈尔滨工业大学 | 一种矩阵式编码方式的绝对式码盘的误差补偿方法 |
| CN105424073A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-03-23 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种增量式光电编码器精度检测系统 |
| CN107270945B (zh) * | 2017-05-10 | 2023-09-15 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种自动对极的编码传感器 |
| CN107270945A (zh) * | 2017-05-10 | 2017-10-20 | 上海钧嵌传感技术有限公司 | 一种自动对极的编码传感器 |
| CN107843227B (zh) * | 2017-12-09 | 2020-04-10 | 连云港杰瑞电子有限公司 | 一种基于校准技术提高编码器精度的方法 |
| CN107843227A (zh) * | 2017-12-09 | 2018-03-27 | 连云港杰瑞电子有限公司 | 一种基于校准技术提高编码器精度的方法 |
| CN108180933A (zh) * | 2018-02-02 | 2018-06-19 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法 |
| CN108180933B (zh) * | 2018-02-02 | 2023-07-25 | 哈尔滨理工大学 | 一种基于永磁同步电机无传感器速度控制的磁电编码器自校正方法 |
| CN108151786A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-06-12 | 吉林宇恒光电仪器有限责任公司 | 光电编码器角度误差自动检测系统及系统误差修正方法 |
| CN108151786B (zh) * | 2018-02-13 | 2024-04-12 | 吉林宇恒光电仪器有限责任公司 | 光电编码器角度误差自动检测系统及系统误差修正方法 |
| CN108681309B (zh) * | 2018-05-16 | 2020-04-17 | 北京因时机器人科技有限公司 | 一种伺服驱动器行程标定方法及装置 |
| CN109000702A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-12-14 | 苏州汇川技术有限公司 | 编码器校正系统及方法 |
| CN108681309A (zh) * | 2018-05-16 | 2018-10-19 | 北京因时机器人科技有限公司 | 一种伺服驱动器行程标定方法及装置 |
| CN109361295A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-19 | 天津津航技术物理研究所 | 基于高阶多项式的霍尔元件测角解角补偿方法 |
| CN109612417A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-04-12 | 北京金风科创风电设备有限公司 | 旋转变压器的精度检测方法及检测系统 |
| CN109861611A (zh) * | 2019-02-22 | 2019-06-07 | 中国第一汽车股份有限公司 | 永磁同步电机位置传感器误差补偿系统和方法 |
| CN109861611B (zh) * | 2019-02-22 | 2021-04-06 | 中国第一汽车股份有限公司 | 永磁同步电机位置传感器误差补偿系统和方法 |
| CN110440715A (zh) * | 2019-05-28 | 2019-11-12 | 重庆邮电大学 | 光电自准直仪在长距离工作条件下的误差补偿方法 |
| CN111082725A (zh) * | 2019-12-25 | 2020-04-28 | 傲基科技股份有限公司 | 磁旋转编码器角度补偿方法、补偿系统和电机 |
| CN114894238A (zh) * | 2022-05-06 | 2022-08-12 | 微传智能科技（常州）有限公司 | 一种板级磁编的校准补偿装置、系统及方法 |
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