CN108406442B - 光栅尺性能检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅尺性能检测方法和系统，其中光栅尺性能检测方法包含以下步骤：运行数控程序控制机床的各运动轴运动，使用信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度、指令位置，并使用待测光栅尺获取机床运动的实际位置；获取机床运动过程中的跟随误差；根据指令速度，形成有效指令位置和有效跟随误差；将有效指令位置等间隔化；将有效跟随误差以线性内插的插值方法，得到等位置间隔的跟随误差数据序列；经过带通滤波器，得到滤波后的跟随误差数据序列；获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值，根据特征值评价待测光栅尺的性能。本发明采用低成本的技术方案，实现对光栅尺的性能进行高精度的检测。

Description

光栅尺性能检测方法和系统

技术领域

本发明属于光栅尺性能检测技术领域，尤其涉及一种光栅尺性能检测方法和系统。

背景技术

光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。光栅尺具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点常用作数控机床进给轴伺服全闭环控制的反馈元件，能够满足数控机床高动态响应的要求，是高速高精度数控机床的不可或缺的技术手段。光栅尺的本身的性能好坏将对数控机床的伺服控制效果与加工效果产生重大影响。

光栅尺的核心组成部件是带有周期性刻线的基体(一般为玻璃)，业内称之为测试基准，刻线的长度周期称为栅距。光栅尺性能评估可以大致从两个方面来进行：

其一，光栅尺长行程测量范围内的测量误差；所谓长行程测量范围内的测量误差的定义是：在任意1mm长有测试范围内，测量曲线上偏差极限值±F不超过精度定级±a。这一指标需要借助额外的设备进行标定，一般在出厂前测试得到并标定在规格说明书中。

其二，一个栅距范围内(单信号周期内)的测量误差；

所谓单信号周期内的位置误差，是指由于栅距长度不一致，或者信号处理电路质量差或者其它工艺问题导致的测量误差。一个栅距对应一个扫描信号周期，由于测量原理导致数据上产生波动。这一指标反映了光栅质量、扫描信号质量、信号处理的电路质量，因此该数据极为重要，是衡量光栅尺性能的重要指标。这一指标可以通过对检测数据分析得到。

海德汉公司给出了不同系列的光栅尺对应的单信号周期内的最大误差的指标，例如，当光栅栅距为20um时，单信号周期内的最大位置误差在±0.1um。以栅距为4um的海德汉公司生产的某系列的光栅尺为例，其样本的单信号周期内的位置误差在±0.03um以内，满足性能指标最大误差在±0.04um的要求。

对光栅尺性能的检测，常常需要使用专门的设备，其价格昂贵，成本很高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术中的光栅尺性能检测设备成本高的缺陷，提供一种低成本的光栅尺性能检测方法和系统。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种光栅尺性能检测方法，包含以下步骤：

S1、运行数控程序控制机床的各运动轴运动，使用信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度Cmd_Org_V{n}、指令位置Cmd_Org_P{n}，并使用待测光栅尺获取机床运动的实际位置Act_Org_P{n}；

S2、获取机床运动过程中的跟随误差Org_Fle{n}，跟随误差为指令位置与实际位置的差值，即Org_Fle{n}＝Cmd_Org_P{n}–Act_Org_P{n}；

S3、根据指令速度Cmd_Org_V{n}，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置Cmd_Trun_P{n}和有效跟随误差Trun_Fle{n}；

S4、将有效指令位置Cmd_Trun_P{n}等间隔化，得到等间隔化的指令位置Cmd_EqIntvl_P{n}，位置间隔的选取与待测光栅尺的栅距有关，应满足：

0≤Δp≤C/10

其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距；

S5、以Cmd_Trun_P{n}为插值基准的x序列，以Trun_Fle{n}为插值基准的y序列，以等间隔化的位置指令Cmd_EqIntvl_P{n}作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列EqIntvl_Fle{n}；

S6、等位置间隔的跟随误差数据序列EqIntvl_Fle{n}经过高通滤波器，得到滤波后的跟随误差数据序列Fliter_Fle{n}；

S7、获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值，根据特征值评价待测光栅尺的性能。

较佳地，高通滤波器的滤波特性以待测光栅尺的栅距C和位置间隔Δp为依据。

较佳地，高通滤波器的归一化截止频率ω_c满足：

其中，

是为了保证与栅距周期相关的频率成份被保留下来，是为了避免高通滤波器的截止频率过低而导致其它因素导致的较低频率的周期波动仍然包含在滤波后的数据序列中，例如，直线电机由于齿槽效应与端部效应引起的周期性变化的定位力会产生周期性的扰动，进而使跟随误差数据序列中有相应周期的信号的成份，在分析光栅尺栅尺范围的测量误差时应把这种类型低频周期性信号过滤掉。因此参数N的选取应尽量小，最小值为1，N为正整数。

较佳地，滤波后的跟随误差数据序列Filter_Fle{n}的特征值包含最大振幅，S7包含：根据最大振幅评价待测光栅尺的性能；如果最大振幅超过预设振幅值，则待测光栅尺不合格；否则，待测光栅尺合格。

较佳地，滤波后的跟随误差数据序列Filter_Fle{n}的特征值包含正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量，正常数据点占比为正常数据点数量与全部数据点数量的比值，异常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值，S7包含：根据正常数据点占比，异常数据点占比和大毛刺的数量评价待测光栅尺的性能；在预设振幅值允许范围内的点叫做正常数据点，在预设振幅放大30％范围以内的点叫做异常数据点，在放大30％范围以外的点称为大毛刺点(也称大毛刺)；如果大毛刺数量为0，但异常数据点占比不为0，那么说明光栅尺质量不好，但勉强可用状态，用户可以根据检测结果安排检修时间；如果大毛刺数量比较大，则说明光栅尺不可用，用户应当尽快更换光栅尺；

较佳地，在步骤S7之后，还包括步骤S8、将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来，方便用户了解被检测光栅尺的局部性能。

本发明还提供一种光栅尺性能检测系统，包括：数控模块、信号采集模块、跟随误差计算模块、有效数据截取模块、等间隔化模块、高通滤波器、特征值获取模块、性能评价模块；

数控模块用于根据数控程序控制机床的各运动轴运动；

信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度Cmd_Org_V{n}、指令位置Cmd_Org_P{n}；

跟随误差计算模块用于计算机床运动过程中的跟随误差Org_Fle{n}，跟随误差为指令位置与实际位置的差值，即Org_Fle{n}＝Cmd_Org_P{n}–Act_Org_P{n}，实际位置为机床运动过程中待测光栅尺获取机床运动的位置；

有效数据截取模块用于根据指令速度Cmd_Org_V{n}，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置Cmd_Trun_P{n}和有效跟随误差Trun_Fle{n}；

等间隔化模块用于将有效指令位置Cmd_Trun_P{n}等间隔化，得到等间隔化的指令位置Cmd_EqIntvl_P{n}；

等间隔化模块还用于以Cmd_Trun_P{n}为插值基准的x序列，以Trun_Fle{n}为插值基准的y序列，以等间隔化的位置指令Cmd_EqIntvl_P{n}作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列EqIntvl_Fle{n}；

高通滤波器用于对等位置间隔的跟随误差数据序列滤波，得到滤波后的跟随误差数据序列；

特征值获取模块用于获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值；

性能评价模块用于根据特征值评价待测光栅尺的性能。

较佳地，插值的位置间隔以所述待测光栅尺的栅距为依据：

0≤Δp≤C/10，其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的为栅距。

较佳地，高通滤波器的滤波特性以待测光栅尺的栅距和位置间隔为依据。

较佳地，高通滤波器的归一化截止频率ω_c满足：

其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的为栅距，N为正整数。

较佳地，滤波后的跟随误差数据序列的特征值包含最大振幅；性能评价模块用于根据最大振幅评价待测光栅尺的性能；如果最大振幅超过预设振幅值，则待测光栅尺不合格；否则，待测光栅尺合格。

较佳地，滤波后的跟随误差数据序列的特征值还包含正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量，正常数据点占比为正常数据点数量与全部数据点数量的比值，异常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值，正常数据点为幅度处于预设振幅值允许范围内的数据点，异常数据点为幅度大于预设振幅，小于等于预设振幅的130％的数据点，大毛刺为幅度大于预设振幅的130％的数据点；性能评价模块还用于根据正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量评价待测光栅尺的性能。

较佳地，光栅尺性能检测系统还包括显示模块，用于将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来，方便用户了解被检测光栅尺的局部性能。

本发明的积极进步效果在于：本发明提出一种简易的数据分析与处理方法与系统，能够快速有效地检测光栅尺性能优劣，方便对机床进行定期维护，也可以起到协助分析加工问题的作用。

附图说明

图1为本发明的实施例1的光栅尺性能检测系统的结构示意图。

图2为本发明的实施例1的光栅尺性能检测系统的统计特征值时判定数据点是否正常的示意图。

图3为本发明的实施例2的光栅尺性能检测方法的流程图。

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

实施例1

本实施例提供一种光栅尺性能检测系统，如图1所示，该光栅尺性能检测系统包括：数控模块101、信号采集模块102、跟随误差计算模块103、有效数据截取模块104、等间隔化模块105、高通滤波器106、特征值获取模块107、性能评价模块108。数控模块101用于根据数控程序控制机床1的各运动轴运动；信号采集模块102采集机床1运动过程中的指令速度Cmd_Org_V{n}、指令位置Cmd_Org_P{n}；跟随误差计算模块103用于计算机床运动过程中的跟随误差Org_Fle{n}，跟随误差为指令位置Cmd_Org_P{n}与实际位置Act_Org_P{n}的差值，实际位置Act_Org_P{n}为机床运动过程中待测光栅尺获取机床运动的位置，即跟随误差Org_Fle{n}＝Cmd_Org_P{n}–Act_Org_P{n}；有效数据截取模块104用于根据指令速度Cmd_Org_V{n}，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置Cmd_Org_P{n}和跟随误差，形成有效指令位置和有效跟随误差；等间隔化模块105用于将有效指令位置等间隔化，得到等间隔化的指令位置；等间隔化模块105还用于将有效跟随误差以采集得到的“指令位置Vs跟随误差”为插值基准，以线性内插的插值方法，得到等位置间隔的跟随误差数据序列(即，以有效指令位置为插值基准的x序列，以有效跟随误差为插值基准的y序列，以等间隔化的位置指令作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列)；高通滤波器106用于对等位置间隔的跟随误差数据序列滤波，得到滤波后的跟随误差数据序列；特征值获取模块107用于获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值；性能评价模块108用于根据特征值评价待测光栅尺的性能。

使用本实施例的光栅尺性能检测系统检测光栅尺的性能时，数控模块101控制机床运动，并使用信号采集模块102采集机床运动过程中的指令速度Cmd_Org_V{n}、指令位置Cmd_Org_P{n}，并使用待测光栅尺获取机床运动的实际位置Act_Org_P{n}。

然后，跟随误差计算模块103计算机床运动过程中的跟随误差，跟随误差为指令位置Cmd_Org_P{n}与实际位置Act_Org_P{n}的差值。“跟随误差”中包含了光栅尺反馈信号中由于单个栅距内的测量偏差导致的周期波动成分。较佳地，为了使采样数据(指令速度、指令位置、实际位置)中包含较多的信息，运动速度要慢，采集频率要高。本实施例中，控制机床运行的速度为1000mm/min(毫米/分钟)，信号采集模块102采集数据的频率为12000Hz。

接下来，有效数据截取模块104根据指令速度Cmd_Org_V{n}，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置Cmd_Trun_P{n}和有效跟随误差Trun_Fle{n}。

然后，等间隔化模块105将有效指令位置Cmd_Trun_P{n}等间隔化，得到等间隔化的指令位置。具体实施时，指令位置的间隔(位置间隔)选取依据待测光栅尺的栅距而定，应满足：0≤Δp≤C/10，其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距。如本实施例中，所使用光栅尺的栅距为20um，如前所述，所定的间隔应满足：

本实施例选取指令位置的位置间隔为1um。等间隔化后，每个光栅尺栅距周期内有20个对应的数据点。然后，等间隔化模块105将有效跟随误差Trun_Fle{n}以采集得到的“指令位置Vs跟随误差”为插值基准，使用线性内插的插值方法，以等间隔化的指令位置数据序列为插值输入，得到等位置间隔的跟随误差数据序列(线性插值的输出数据序列)。即，以有效指令位置Cmd_Trun_P{n}为插值基准的x序列，以有效跟随误差Trun_Fle{n}为插值基准的y序列，以等间隔化的位置指令作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列。

然后，将插值得到的等位置间隔的跟随误差数据序列EqIntvl_Fle{n}经过高通滤波器106，得到滤波后的跟随误差数据序列Fliter_Fle{n}。该高通滤波器106的滤波特性由光栅尺的栅距C和位值间隔Δp共同决定，要保留的最小归一化频率为“2·Δp/C”，其中C为栅距，Δp为位置间隔。在本实施例中，要保留的最小频率为“2/20＝0.1”。如前所述，高频滤波器的截止频率应满足

本实施例选取归一化截止频率为0.025。

是为了保证与栅距周期相关的频率成份被保留下来，

是为了避免高通滤波器的截止频率过低而导致其它因素导致的较低频率的周期波动仍然包含在滤波后的数据序列中，例如，直线电机由于齿槽效应与端部效应引起的周期性变化的定位力会产生周期性的扰动，进而使跟随误差数据序列中有相应周期的信号的成份，在分析光栅尺栅尺范围的测量误差时应把这种类型低频周期性信号过滤掉。因此参数N的选取应尽量小，最小值为1，N为正整数。

接下来，特征值获取模块107获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值，性能评价模块108根据特征值评价待测光栅尺的性能。特征值包含最大振幅、正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量。借鉴海德汉公司为栅距20um的规格光栅尺所设定的指标要求：单位置周期的测量最大偏差不超过0.1um。如果最大振幅不超过0.1um(预设振幅值)，则认为合格品。如果超过0.1um，但小于0.15um，则认为是次品或者性能下降的产品，如果不做高速高精加工，可以暂时更换光栅尺。如果最大振幅超过了0.15um，则认为是不合格产品。此外，性能评价模块还可以统计正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量。如图2所示，数据点Pn的幅度处于预设振幅值允许范围As之内，数据点Pn被称为正常数据点；数据点Po的幅度超出(大于等于)预设振幅值允许范围As，但小于等于Am(130％As)，数据点Po被称为异常数据点；数据点Pg的幅度大于Am(130％As)，被称为大毛刺。正常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值。如果异常数据点占比超出预设的阈值，则性能评价模块评价待测光栅尺为不合格品；如果大毛刺的数量超过预设的限值，则性能评价模块评价待测光栅尺为不合格品；否则，性能评价模块评价待测光栅尺为合格品。

为了方便用户了解被检测光栅尺(待测光栅尺)的局部性能，如图1所示，本实施例的光栅尺性能检测系统还包含显示模块109，用于将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来。用户通过色棒图可以了解被检测光栅尺的局部性能。

本实施例采用低成本的技术方案，能够快速有效地检测光栅尺性能优劣，方便对机床进行定期维护，也可以起到协助分析加工问题的作用。

实施例2

本实施例提供一种光栅尺性能检测方法，如图所示，该光栅尺性能检测方法包含以下步骤：

S201、运行数控程序控制机床的各运动轴运动，使用信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度Cmd_Org_V{n}、指令位置Cmd_Org_P{n}，并使用待测光栅尺获取机床运动的实际位置Act_Org_P{n}。

S202、获取机床运动过程中的跟随误差Org_Fle{n}，跟随误差为指令位置与实际位置的差值，即Org_Fle{n}＝Cmd_Org_P{n}–Act_Org_P{n}。“跟随误差”中包含了光栅尺反馈信号中由于单个栅距内的测量偏差导致的周期波动成分。较佳地，为了使采样数据(指令速度、指令位置、实际位置)中包含较多的信息，运动速度要慢，采集频率要高。本实施例中，控制机床运行的速度为1000mm/min(毫米/分钟)，信号采集模块采集数据的频率为12000Hz。

S203、根据指令速度Cmd_Org_V{n}，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置Cmd_Trun_P{n}和有效跟随误差Trun_Fle{n}。

S204、将有效指令位置Cmd_Trun_P{n}等间隔化，得到等间隔化的指令位置。

S205、将有效跟随误差Trun_Fle{n}以采集得到的“指令位置Vs跟随误差”为依据，以线性内插的插值方法，得到等位置间隔的跟随误差数据序列。具体实施时，指令位置的间隔(位置间隔)选取依据待测光栅尺的栅距而定，应满足：0≤Δp≤C/10，其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距。如本实施例中，所使用光栅尺的栅距为20um，如前所述，所定的间隔应满足：本实施例选取指令位置的位置间隔为1um。等间隔化后，每个光栅尺栅距周期内有20个对应的数据点。以有效指令位置Cmd_Trun_P{n}为插值基准的x序列，以有效跟随误差Trun_Fle{n}为插值基准的y序列，以等间隔化的位置指令作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列。

S206、等位置间隔的跟随误差数据序列EqIntvl_Fle{n}经过带通滤波器，得到滤波后的跟随误差数据序列Fliter_Fle{n}。该高通滤波器106的滤波特性由光栅尺的栅距C和位值间隔Δp共同决定，要保留的最小归一化频率为“2·Δp/C”，其中C为栅距，Δp为位置间隔。在本实施例中，要保留的最小频率为“2/20＝0.1”。如前所述，高频滤波器的截止频率应满足

本实施例选取归一化截止频率为0.025。

是为了保证与栅距周期相关的频率成份被保留下来，是为了避免高通滤波器的截止频率过低而导致其它因素导致的较低频率的周期波动仍然包含在滤波后的数据序列中，例如，直线电机由于齿槽效应与端部效应引起的周期性变化的定位力会产生周期性的扰动，进而使跟随误差数据序列中有相应周期的信号的成份，在分析光栅尺栅尺范围的测量误差时应把这种类型低频周期性信号过滤掉。因此参数N的选取应尽量小，最小值为1，N为正整数。

S207、获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值，根据特征值评价待测光栅尺的性能。特征值包含最大振幅、正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量。借鉴海德汉公司为栅距20um的规格光栅尺所设定的指标要求：单位置周期的测量最大偏差不超过0.1um。如果最大振幅不超过0.1um(预设振幅值)，则认为合格品。如果超过0.1um，但小于0.15um，则认为是次品或者性能下降的产品，如果不做高速高精加工，可以暂时更换光栅尺。如果最大振幅超过了0.15um，则认为是不合格产品。此外，性能评价模块还可以统计正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量。如图2所示，数据点Pn的幅度处于预设振幅值允许范围As之内，数据点Pn被称为正常数据点；数据点Po的幅度超出(大于等于)预设振幅值允许范围As，但小于等于Am(130％As)，数据点Po被称为异常数据点；数据点Pg的幅度大于Am(130％As)，被称为大毛刺。正常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值。如果异常数据点占比超出预设的阈值，则性能评价模块评价待测光栅尺为不合格品；如果大毛刺的数量超过预设的限值，则性能评价模块评价待测光栅尺为不合格品；否则，性能评价模块评价待测光栅尺为合格品。

为了方便用户了解被检测光栅尺(待测光栅尺)的局部性能，如图3所示，本实施例的光栅尺性能检测方法中，在步骤S207之后，还包括步骤：

S208、将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来。用户通过色棒图可以了解被检测光栅尺的局部性能。

本实施例采用低成本的技术方案，能够快速有效地检测光栅尺性能优劣，方便对机床进行定期维护，也可以起到协助分析加工问题的作用。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种光栅尺性能检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、运行数控程序控制机床的各运动轴运动，使用信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度、指令位置，并使用待测光栅尺获取机床运动的实际位置；

S2、获取所述机床运动过程中的跟随误差，所述跟随误差为所述指令位置与所述实际位置的差值；

S3、根据所述指令速度，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置和有效跟随误差；

S4、将所述有效指令位置等间隔化，得到等间隔化的指令位置，所述等间隔化采用线性内插的插值方法实现；

S5、以有效指令位置为插值基准的x序列，以有效跟随误差为插值基准的y序列，以等间隔化的指令位置作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列；

S6、等位置间隔的跟随误差数据序列经过高通滤波器，得到滤波后的跟随误差数据序列；

S7、获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值，根据所述特征值评价所述待测光栅尺的性能。

2.如权利要求1所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，所述插值的位置间隔以所述待测光栅尺的栅距为依据：

0≤Δp≤C/10，其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距。

3.如权利要求1所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，所述高通滤波器的滤波特性以所述待测光栅尺的栅距和所述位置间隔为依据。

4.如权利要求3所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，所述高通滤波器的归一化截止频率ω_c满足：

其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距，N为正整数。

5.如权利要求1所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，所述滤波后的跟随误差数据序列的特征值包含最大振幅，S7包含：根据所述最大振幅评价所述待测光栅尺的性能；如果所述最大振幅超过预设振幅值，则待测光栅尺不合格；否则，待测光栅尺合格。

6.如权利要求5所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，滤波后的跟随误差数据序列的特征值还包含正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量，正常数据点占比为正常数据点数量与全部数据点数量的比值，异常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值，正常数据点为幅度处于预设振幅值允许范围内的数据点，异常数据点为幅度大于预设振幅，小于等于预设振幅的130％的数据点，大毛刺为幅度大于预设振幅的130％的数据点；S7包含：根据正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量评价待测光栅尺的性能。

7.如权利要求1所述的光栅尺性能检测方法，其特征在于，在步骤S7之后，还包括步骤S8、将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来。

8.一种光栅尺性能检测系统，其特征在于，包括：数控模块、信号采集模块、跟随误差计算模块、有效数据截取模块、等间隔化模块、高通滤波器、特征值获取模块、性能评价模块；

所述数控模块用于根据数控程序控制机床的各运动轴运动；

所述信号采集模块采集机床运动过程中的指令速度、指令位置；

所述跟随误差计算模块用于计算所述机床运动过程中的跟随误差，所述跟随误差为所述指令位置与实际位置的差值，所述实际位置为所述机床运动过程中待测光栅尺获取机床运动的位置；

所述有效数据截取模块用于根据所述指令速度，截取机床运动过程中的匀速运动的指令位置和跟随误差，形成有效指令位置和有效跟随误差；

所述等间隔化模块用于将所述有效指令位置等间隔化，得到等间隔化的指令位置；

所述等间隔化模块还用于以有效指令位置为插值基准的x序列，以有效跟随误差为插值基准的y序列，以等间隔化的指令位置作为输入x’序列，利用线性内插法得到等位置间隔的跟随误差数据序列；

所述高通滤波器用于对等位置间隔的跟随误差数据序列滤波，得到滤波后的跟随误差数据序列；

所述特征值获取模块用于获取滤波后的跟随误差数据序列的特征值；

所述性能评价模块用于根据所述特征值评价所述待测光栅尺的性能。

9.如权利要求8所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，所述插值的位置间隔以所述待测光栅尺的栅距为依据：

0≤Δp≤C/10，其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距。

10.如权利要求8所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，所述高通滤波器的滤波特性以所述待测光栅尺的栅距和所述位置间隔为依据。

11.如权利要求10所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，所述高通滤波器的归一化截止频率ω_c满足：

其中Δp为位置间隔，C为待测光栅尺的栅距，N为正整数。

12.如权利要求8所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，所述滤波后的跟随误差数据序列的特征值包含最大振幅；

所述性能评价模块用于根据所述最大振幅评价所述待测光栅尺的性能；如果所述最大振幅超过预设振幅值，则待测光栅尺不合格；否则，待测光栅尺合格。

13.如权利要求12所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，滤波后的跟随误差数据序列的特征值还包含正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量，正常数据点占比为正常数据点数量与全部数据点数量的比值，异常数据点占比为异常数据点数量与全部数据点数量的比值，正常数据点为幅度处于预设振幅值允许范围内的数据点，异常数据点为幅度大于预设振幅，小于等于预设振幅的130％的数据点，大毛刺为幅度大于预设振幅的130％的数据点；所述性能评价模块还用于根据正常数据点占比、异常数据点占比和大毛刺的数量评价待测光栅尺的性能。

14.如权利要求8所述的光栅尺性能检测系统，其特征在于，光栅尺性能检测系统还包括显示模块，用于将滤波后的跟随误差数据序列以色棒图的形式显示出来。

Images