CN112525136A - 一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法，克服现有技术中被测产品与伺服机构之间的位置信息同步精度不足的缺陷，采用一台计算机实现伺服机构的高精度同步位置信息的输出功能，利用高精度计数板卡双核对应的外部脉冲触发和锁存功能，采取分核处理的方法简化伺服控制系统，实现伺服机构与被测产品之间的位置信息的高精度同步，提高校准效率。

Description

一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法
技术领域
本发明涉及伺服机构技术领域，具体涉及一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法。
背景技术
在高精度伺服控制系统的应用中，为了同步伺服机构与被测产品的位置信息，提高被测产品的系统性能，伺服机构的同步位置信息的输出是必不可少的。
现有技术中，在高精度伺服控制领域，目前实现同步位置信息输出的方法没有国家标准，如图1所示，基于现有技术中的同步位置信息输出方法，常见的基于伺服机构的同步位置信息校准系统的测试原理为：被测产品放置于伺服机构的工作台上，用户测试系统根据被测产品特点向控制计算机远程发送控制命令，控制计算机实时控制伺服机构运动。位于伺服机构底部的角位置传感器，其测量的角位置信息通过码盘分配器一分为二，分别送与控制计算机及信号采集和输出计算机，以保证信息的一致性。
当用户测试系统需要准确知道被测产品在某一时刻(微秒级别)的位置信息，就会向被测产品及信号采集和输出计算机发出外部触发脉冲，信号采集和输出计算机接收到外部触发脉冲后，迅速锁存伺服机构的当前角位置信息，以保证被测产品的数据(角位置信息)与伺服机构的数据(角位置信息)之间的时间同步性。在一个控制周期内把锁存的伺服机构的数据发送至用户测试系统，至此，用户测试系统便获得了伺服机构的精确位置信息，从而作为被测产品的校准基准。
综上，虽然根据以上的同步位置信息校准系统可以获得伺服机构的同步位置信息，用于被测产品的校准，但是系统复杂，无法达到精确的时间同步，且需要两台计算机和相关板卡进行处理，一定程度上增加了成本，造成资源浪费；同时，高精度同步位置信息输出功能是高精度伺服控制系统常见的一种测试功能，用户测试系统获得伺服机构的同步位置信息后，便可以实时的掌握被测产品的姿态，以便进一步对被测产品进行标定和校准，由此可以使被测产品得到较高的精度，对于星敏等高精度测试产品，异常重要。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法，克服现有技术中被测产品与伺服机构之间的位置信息同步精度不足的缺陷，采用一台计算机实现伺服机构的高精度同步位置信息的输出功能，利用高精度计数板卡双核对应的外部脉冲触发和锁存功能，采取分核处理的方法简化伺服控制系统，实现伺服机构与被测产品之间的位置信息的高精度同步，提高校准效率。
本发明的技术方案为：一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统，包括：角位置传感器、用户测试系统和控制计算机；
所述角位置传感器设置在伺服机构的底部，被测产品放置于伺服机构的工作台上，被测产品与用户测试系统之间通过电缆连接，用户测试系统能够向被测产品发送外部触发脉冲，被测产品能够向用户测试系统返回位置信息；
所述控制计算机中设有高精度计数板卡和中断触发板卡，所述高精度计数板卡具有同步脉冲触发和锁存功能，中断触发板卡具有外部触发和实时数据发送功能；用户测试系统与控制计算之间通过电缆连接，用户测试系统能够向控制计算机发送外部触发脉冲和控制命令，控制计算机中的中断触发板卡能够接收控制指令并根据控制命令生成模拟量，伺服机构以设定的跟踪误差实时跟踪该模拟量，控制计算机同时向用户测试系统返回伺服机构的位置信息；其中，角位置传感器与控制计算机通过电缆连接，控制计算机通过高精度计数板卡实时获取角位置传感器测得的伺服机构的位置信息，用于控制计算机与用户测试系统进行数据交互；
当控制计算机接收到外部触发脉冲后，控制计算机利用高精度计数板卡具有的同步脉冲触发和锁存功能，对其接收的伺服机构的位置信息进行实时锁存，并锁存设定时间；锁存的伺服机构的位置信息在设定周期内发送至用户测试系统，以伺服机构的位置信息为准，用于对被测产品进行高精度同步位置信息校准。
优选地，所述锁存时间小于10us。
优选地，所述设定周期为1ms。
一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准方法，包括以下步骤：
第一步：将被测产品安装在伺服机构的工作台上；
第二步：打开控制计算机中的伺服控制软件，进入仿真模式，此时，控制计算机能够实时接收用户测试系统发送的控制指令，控制伺服机构进行运动；
第三步：用户测试系统同时向被测产品和控制计算机发送外部触发脉冲，当被测产品接收到外部触发脉冲时，向用户测试系统返回其位置信息；当控制计算机接收到外部触发脉冲时，利用高精度计数板卡的双核特性，采取分核处理分别向伺服机构发送模拟量，以及接收用户测试系统发出的外部触发脉冲，并对接收到的伺服机构的位置信息进行动态锁存；其中，在外部触发脉冲到来时，同时触发控制计算机中的中断触发板卡，使控制计算机接收外部触发脉冲；
第四步：在一个控制周期内，控制计算机将锁存的伺服机构的位置信息发送至用户测试系统，使伺服机构和被测产品位置信息具有时间同步性；用户测试系统以伺服机构的位置信息为基准，对被测产品的位置信息进行校准。
优选地，所述分核处理为：一个内核用于向伺服机构发送模拟量；另一个内核接收用户测试系统发出的外部触发脉冲，并对接收到的伺服机构的位置信息进行动态锁存。
有益效果：
1、本发明的高精度同步位置信息校准系统，克服现有技术中被测产品与伺服机构之间的位置信息同步精度不足的缺陷，采用一台计算机实现伺服机构的高精度同步位置信息的输出功能，利用高精度计数板卡双核对应的外部脉冲触发和锁存功能，采取分核处理的方法简化伺服控制系统，实现伺服机构与被测产品之间的位置信息的高精度同步，提高校准效率。
2、本发明的高精度同步位置信息校准方法，只需要一台控制计算机以及设置在该控制计算机中的高精度计数板卡和中断板卡便可以精确获取伺服机构当前的位置信息，用户测试系统根据此位置信息，能够实时的校正被测产品的位置信息，使被测产品性能达到最佳。
附图说明
图1为现有技术中基于伺服机构的同步位置信息校准系统的工作原理示意图。
图2为本发明基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本实施例提供了一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统及方法，克服现有技术中被测产品与伺服机构之间的位置信息同步精度不足的缺陷，采用一台计算机实现伺服机构的高精度同步位置信息的输出功能，利用高精度计数板卡双核对应的外部脉冲触发和锁存功能，采取分核处理的方法简化伺服控制系统，实现伺服机构与被测产品之间的位置信息的高精度同步，提高校准效率。
如图2所示，该高精度同步位置信息校准系统包括：角位置传感器、用户测试系统和控制计算机；角位置传感器设置在伺服机构的底部，被测产品放置于伺服机构的工作台上，被测产品与用户测试系统之间通过电缆连接，能够进行数据交互，即用户测试系统能够向被测产品发送外部触发脉冲，被测产品能够向用户测试系统返回位置信息(角位置信息)；用户测试系统与控制计算之间通过电缆连接，能够进行数据交互，即用户测试系统能够向控制计算机发送外部触发脉冲和控制命令，控制计算机中的中断触发板卡能够接收控制指令并根据控制命令生成模拟量，伺服机构以较小的跟踪误差实时跟踪该模拟量，控制计算机同时向用户测试系统返回伺服机构的位置信息(角位置信息)；其中，角位置传感器与控制计算机通过电缆连接，控制计算机通过设置在其中的高精度计数板卡实时获取角位置传感器测得的伺服机构的角位置信息，用于控制计算机控制以及与用户测试系统进行数据交互；
用户测试系统同时发送两路外部触发脉冲，一路外部触发脉冲发送至被测产品，被测产品接收到外部触发脉冲后向用户测试系统反馈角位置信息，另一路外部触发脉冲发送至伺服控制系统中的控制计算机，利用高精度计数板卡的双核特性，在控制计算机的底层软件控制算法中加入高精度计数板卡的同步脉冲触发、锁存和实时数据发送功能，当控制计算机接收到外部触发脉冲后，控制计算机利用高精度计数板卡具有的同步脉冲触发和锁存功能，对其接收的伺服机构的位置信息(角位置信息)进行实时锁存，锁存时间小于10us，以保证锁存的伺服机构的位置信息与用户测试系统接收的被测产品的位置信息具有时间同步性；锁存的数据(伺服机构的位置信息)在设定周期(1ms)内发送至用户测试系统，此时，用户便能够知道设定时刻被测产品和伺服机构的精确角位置信息，以伺服机构的角位置信息为准，对被测产品进行高精度同步位置信息校准。
基于该高精度同步位置信息校准系统，该高精度同步位置信息校准方法包括以下步骤：
第一步：将被测产品(体积、重量在允许范围内)牢固安装在伺服机构的工作台上，控制计算机安装有高精度计数板卡和中断触发板卡，连接高精度同步位置信息校准系统中的相关线缆；
第二步：打开控制计算机中的伺服控制软件，进入仿真模式，此时，控制计算机便可以实时接收用户测试系统发送的控制指令，控制伺服机构进行运动；
第三步：用户测试系统同时向被测产品和控制计算机发送外部触发脉冲，当被测产品接收到外部触发脉冲后，向用户测试系统反馈角位置信息；当控制计算机接收到外部触发脉冲时，利用高精度计数板卡的双核特性，采取分核处理的方法(一个内核用于向伺服机构发送模拟量，保证伺服机构的正常运行，另一个内核接收用户测试系统发出的外部触发脉冲，并对接收到的伺服机构的角位置信息进行动态锁存)，巧妙避免了两者数据处理之间的冲突，解决了两者不可在同一台计算机中实现的难点；同时，对伺服机构当前的角位置信息进行锁存时，不需要经过码盘分配器，节省了码盘分配器对伺服机构的角位置信息进行转换的时间，提高了系统运行的可靠性，锁存时间小于10us，在外部触发脉冲到来时，同时触发控制计算机中的中断触发板卡(具有中断功能的IO板卡，且此触发为硬件触发)，使控制计算机能够准确接收外部触发脉冲；
第四步：在一个控制周期内(如1ms)，控制计算机将锁存数据(伺服机构的角位置信息)发送至用户测试系统，保证了伺服机构和被测产品角位置信息的时间同步性；用户测试系统同时获取伺服机构的角位置信息和被测产品的角位置信息，进行对比、分析和校准，使被测产品达到最佳状态。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统，其特征在于，包括：角位置传感器、用户测试系统和控制计算机；
所述角位置传感器设置在伺服机构的底部，被测产品放置于伺服机构的工作台上，被测产品与用户测试系统之间通过电缆连接，用户测试系统能够向被测产品发送外部触发脉冲，被测产品能够向用户测试系统返回位置信息；
所述控制计算机中设有高精度计数板卡和中断触发板卡，所述高精度计数板卡具有同步脉冲触发和锁存功能，中断触发板卡具有外部触发和实时数据发送功能；用户测试系统与控制计算之间通过电缆连接，用户测试系统能够向控制计算机发送外部触发脉冲和控制命令，控制计算机中的中断触发板卡能够接收控制指令并根据控制命令生成模拟量，伺服机构以设定的跟踪误差实时跟踪该模拟量，控制计算机同时向用户测试系统返回伺服机构的位置信息；其中，角位置传感器与控制计算机通过电缆连接，控制计算机通过高精度计数板卡实时获取角位置传感器测得的伺服机构的位置信息，用于控制计算机与用户测试系统进行数据交互；
当控制计算机接收到外部触发脉冲后，控制计算机利用高精度计数板卡具有的同步脉冲触发和锁存功能，对其接收的伺服机构的位置信息进行实时锁存，并锁存设定时间；锁存的伺服机构的位置信息在设定周期内发送至用户测试系统，以伺服机构的位置信息为准，用于对被测产品进行高精度同步位置信息校准。
2.如权利要求1所述的基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统，其特征在于，所述锁存时间小于10us。
3.如权利要求1所述的基于伺服机构的高精度同步位置信息校准系统，其特征在于，所述设定周期为1ms。
4.一种基于伺服机构的高精度同步位置信息校准方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的校准系统，包括以下步骤：
第一步：将被测产品安装在伺服机构的工作台上；
第二步：打开控制计算机中的伺服控制软件，进入仿真模式，此时，控制计算机能够实时接收用户测试系统发送的控制指令，控制伺服机构进行运动；
第三步：用户测试系统同时向被测产品和控制计算机发送外部触发脉冲，当被测产品接收到外部触发脉冲时，向用户测试系统返回其位置信息；当控制计算机接收到外部触发脉冲时，利用高精度计数板卡的双核特性，采取分核处理分别向伺服机构发送模拟量，以及接收用户测试系统发出的外部触发脉冲，并对接收到的伺服机构的位置信息进行动态锁存；其中，在外部触发脉冲到来时，同时触发控制计算机中的中断触发板卡，使控制计算机接收外部触发脉冲；
第四步：在一个控制周期内，控制计算机将锁存的伺服机构的位置信息发送至用户测试系统，使伺服机构和被测产品位置信息具有时间同步性；用户测试系统以伺服机构的位置信息为基准，对被测产品的位置信息进行校准。
5.如权利要求4所述的基于伺服机构的高精度同步位置信息校准方法，其特征在于，所述分核处理为：一个内核用于向伺服机构发送模拟量；另一个内核接收用户测试系统发出的外部触发脉冲，并对接收到的伺服机构的位置信息进行动态锁存。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113254084A (zh) * 2021-07-07 2021-08-13 航天中认软件测评科技（北京）有限责任公司 一种基于处理器流水线分析的时间和时序校准方法及装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826434B1 (en) * 1998-07-31 2004-11-30 Soft Servo Systems, Inc. Computerized numerical control for a servomechanism
CN104567787A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 北京航天计量测试技术研究所 动态测角系统测量精度的标定方法
CN105091835A (zh) * 2014-05-07 2015-11-25 中国航空工业第六一八研究所 一种转台动态角位置误差测量精度提高装置及校正方法
CN109213205A (zh) * 2017-11-22 2019-01-15 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 一种用于转台的高精度定角脉冲发生装置及其工作方法
CN210924236U (zh) * 2019-09-01 2020-07-03 九江精密测试技术研究所 一种基于tms320f28377d的具有数字控制和独立保护功能的双核控制模块

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6826434B1 (en) * 1998-07-31 2004-11-30 Soft Servo Systems, Inc. Computerized numerical control for a servomechanism
CN104567787A (zh) * 2013-10-12 2015-04-29 北京航天计量测试技术研究所 动态测角系统测量精度的标定方法
CN105091835A (zh) * 2014-05-07 2015-11-25 中国航空工业第六一八研究所 一种转台动态角位置误差测量精度提高装置及校正方法
CN109213205A (zh) * 2017-11-22 2019-01-15 中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所 一种用于转台的高精度定角脉冲发生装置及其工作方法
CN210924236U (zh) * 2019-09-01 2020-07-03 九江精密测试技术研究所 一种基于tms320f28377d的具有数字控制和独立保护功能的双核控制模块

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113254084A (zh) * 2021-07-07 2021-08-13 航天中认软件测评科技（北京）有限责任公司 一种基于处理器流水线分析的时间和时序校准方法及装置

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