CN110779556A - 一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法 - Google Patents

一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于传感器标定技术领域，涉及一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法，其特征在于：将电位计置于舵机上，电位计的旋转输出轴和标定用的增量式编码器旋转轴用联轴器同轴连接，给电位计加上固定的基准电压源，获取相应的电位计输出端的电压，通过转动电位计至不同角度时，对应的电位计电压输出值，得到电位计输出端电压和电位计旋转角度的线性关系系数，计算出电位计的满量程电行程角度。本发明能考虑舵机对电位计精度的影响，对电位计的电行程满量程角度标定，具有精度高、易操作、成本低的特点。

Description

一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定 方法
技术领域
本发明属于传感器标定技术领域，涉及电位计满量程角度标定方法，尤其涉及一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法。
背景技术
电位计可作为角位移测量元件，给电位计加上恒定电压源，电位计的输出端电压和角位移成线性关系；在一般的电动舵机控制系统中使用电位计作为舵机位置环角位移检测传感器，通过检测电位计的输出电压就可以知道舵机的舵偏角度。在高精度伺服电动舵机系统中需要精确地反馈位置环角位移量，故需要知道所使用的电位计的精确满量程角度。由于电位计的生产加工工艺所致，同一型号同一生产批次的电位计的实际电行程也会存在一定的角度差异，因此要对电位计进行标定，现有的标定方法虽然能对电位计的精度进行标定，但是在在高精度伺服电动舵机系统中，对电位计的精度要求较高，同时在应用过程中，舵机也会电位计的精度产生影响，因此，需要对高精度伺服电动舵机系统使用过程中的电位计进行满量程标定。
发明内容
针对现有电位计精度不高以及舵机对电位计精度的影响，本发明提供一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置及标定方法，能对电位计进行满量程标定，标定精确度高，过程易操作且成本低。
为了实现上述的目的，本发明采用的技术方案是：
一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法，包括以下步骤：
1)将电位计置于舵机上，待标定电位计的输出轴与增量式编码器同轴连接；
2)给电位计输入端施加基准电压V1，从增量式编码器上获取电位计输出端的电压值，旋转电位计输出轴W1角度，使电位计输出端的电压接近0V，记录位置W1的电位计输出端电压值AD1；再将电位计输出轴旋转W2角度，使电位计输出端的电压接近V1，记录W2位置的电位计输出端电压值AD2；同时记录电位计从W1位置旋转至W2位置时增量式编码器输出脉冲数n；
3)通过步骤2)得到的参数计算得出电位计的两个位置点的角度增量ΔW＝|W2-W1|，从而计算出电位计的输出端电压和角位移量的线性关系系数
Figure BDA0002290230960000021
4)根据步骤3)得到的线性关系系数K计算出电位计电行程满量程角度W＝K·V1；增量式编码器旋转360度输出的脉冲数量为
Figure BDA0002290230960000022
进一步的，所述步骤1)的具体实现过程是：电位计的输出轴通过联轴器与增量式编码器的转轴同轴相连。
进一步的，所述电位计输出端电压值的获取方法是：电位计的输出端与增量式编码器的输入端相连，增量式编码器上设置有ADC模数转换器并通过ADC模数转换器获取电位计输出端的电压。
一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法的标定装置，其特征在于：所述标定装置包括电位计、舵机以及增量式编码器；所述电位计置于舵机上；所述电位计的输出轴与增量式编码器同轴相连。
进一步的，所述标定装置还包括联轴器；所述电位计的输出轴通过联轴器与增量式编码器同轴相连。
进一步的，所述标定装置还包括与电位计相连的电压源。
进一步的，所述电压源为基准电压源。
进一步的，所述标定装置还包括底座；所述底座上设置两个平行的支架，所述舵机以及增量式编码器分别置于支架上，且舵机的中心轴与增量式编码器的中心轴在同一水平线上。
本发明的有益效果是：本发明将电位计置于舵机上，电位计的旋转输出轴和增量式编码器旋转轴同轴连接，给电位计加上固定基准电压源，用增量式编码器上的ADC模数转换器件获取电位计输出端的电压，通过旋转电位计角度以及增量式编码器输出脉冲数，计算得出电位计的输出端电压和角位移量的线性系数与电位计的满量程电行程角度，从而对电位计进行标定，本发明充分考虑电位计在舵机系统使用过程中对电位计精度的影响，使得电位计的标定更加精准，标定方法简单易操作。
附图说明
图1为本发明提供的电位计满量程角度标定装置示意图；
图2为本发明提供的标定方法计算的电位计输出端电压和角位移量的线性关系示意图。
其中：
1—电位计；2—舵机；3—联轴器；4—增量式编码器；5—底座。
具体实施方式
现结合附图以及实施例对本发明做详细的说明。
实施例1
参见图1，本发明提供的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置包括电位计1、舵机2、联轴器3以及增量式编码器4；电位计1置于舵机2上；电位计1的输出轴通过联轴器3与增量式编码器4同轴相连。
本实施例中，标定装置还包括底座5，底座5为长方形板，底座5纵向上设置两个平行的支架，舵机2以及增量式编码器4分别置于支架上，且舵机2的中心轴与增量式编码器4的中心轴在同一水平线上。
本实施例中，标定装置还包括与电位计1相连的电压源，电压源为基准电压源。
本实施例中，电位计是根据被测电压和已知电压相互补偿的原理制成的高精度测量仪表，选择箱式电位差计具有准确度更高、更为实用的特点；增量式编码器主要作用是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小，增量式编码器主要由光源、码盘、检测光栅、广电检测器件以及转换电路组成，转换电路采用ADC模数转换器，电位计1与增量式编码器4同轴连接，并通过ADC模数转换器获取电位计的输出端电压值。
实施例2
本发明提供的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法，包括以下步骤：
1)如实施1中，将电位计的旋转输出轴和标定用的增量式编码器旋转轴用联轴器同轴连接；
2)给电位计加上3.3V的基准电压源V1，使用ADC模数转换器获取电位计输出端电压值，旋转电位计轴W1角度，使电位计输出端的电压接近0V，记录位置W1的电位计输出端电压值AD1，再将电位计输出轴旋转W2角度，使电位计输出端的电压接近V1，记录W2位置的电位计输出端电压AD2，同时记录电位计从W1位置旋转至W2位置时增量式旋转编码器的输出脉冲数n；
3)根据步骤2)得到的电位计旋转角度和输出电压关系绘制电位计电压-旋转角度之间的线性图，具体参见图2，计算出电位计从W1位置旋转至W2位置转过的角度增量ΔW＝|W2-W1|，进一步的，计算得出电位计输出端电压和电位计旋转角度的线性关系系数
4)根据步骤3)得到的线性关系系数K，得到电位计的电行程满量程角度W＝K·V1，增量式旋转编码器旋转360度输出的脉冲数量为
Figure BDA0002290230960000052
本实施例中，V1＝3.3V，电位计的电行程满量程角度W＝3.3K。
综上所述，本发明通过将电位计置于舵机上，充分考虑舵机运行对电位计精度的影响，从而实现对电位计进行满量程标定，标定精确度高，标定方法简单。

Claims (8)

1.一种基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法，其特征在于：所述标定方法包括以下步骤：
1)将电位计(1)置于舵机(2)上，待标定电位计(1)的输出轴与增量式编码器(4)同轴连接；
2)给电位计输入端施加基准电压V1，从增量式编码器(4)上获取电位计输出端的电压值，旋转电位计输出轴W1角度，使电位计输出端的电压接近0V，记录位置W1的电位计输出端电压值AD1；再将电位计输出轴旋转W2角度，使电位计输出端的电压接近V1，记录W2位置的电位计输出端电压值AD2；同时记录电位计(1)从W1位置旋转至W2位置时增量式编码器(4)输出脉冲数n；
3)通过步骤2)得到的参数计算得出电位计(1)的两个位置点的角度增量ΔW＝|W2-W1|，从而计算出电位计的输出端电压和角位移量的线性关系系数
Figure FDA0002290230950000011
4)根据步骤3)得到的线性关系系数K计算出电位计电行程满量程角度W＝K·V1；增量式编码器旋转360度输出的脉冲数量为
2.根据权利要求1所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现过程是：电位计的输出轴通过联轴器(3)与增量式编码器(4)的转轴同轴相连。
3.根据权利要求1所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法，其特征在于：所述电位计输出端电压值的获取方法是：电位计(1)的输出端与增量式编码器(4)的输入端相连，增量式编码器(4)上设置有ADC模数转换器并通过ADC模数转换器获取电位计输出端的电压。
4.一种实现如权利要求1所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定方法的标定装置，其特征在于：所述标定装置包括电位计(1)、舵机(2)以及增量式编码器(4)；所述电位计(1)置于舵机(2)上；所述电位计的输出轴与增量式编码器(4)同轴相连。
5.根据权利要求4所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置，其特征在于：所述标定装置还包括联轴器(3)；所述电位计(1)的输出轴通过联轴器(3)与增量式编码器(4)同轴相连。
6.根据权利要求5所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置，其特征在于：所述标定装置还包括与电位计(1)相连的电压源。
7.根据权利要求6所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置，其特征在于：所述电压源为基准电压源。
8.根据权利要求4所述的基于增量式编码器的电位计满量程角度标定装置，其特征在于：所述标定装置还包括底座(5)；所述底座(5)上设置两个平行的支架，所述舵机(2)以及增量式编码器(4)分别置于支架上，且舵机(2)的中心轴与增量式编码器(4)的中心轴在同一水平线上。
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