CN114777811A - 一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，属于编码器测量校准方法技术领域。本发明的技术方案是：标定编码器实际测量零点；获取编码器实际测量值与测量仪器的偏差数据；拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线；对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数；对编码器实际测量值进行线性补偿。本发明的有益效果是：适用于测量角度的精度要求高，而且测量值非线性的测量环境，可以提高编码器在测量角度时的精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，属于编码器测量校准方法技术领域。
背景技术
编码器在工业控制中应用广泛，按照信号原理来分，有增量式编码器和绝对值式编码器。对于更高的速度和控制要求，绝对值型编码器更能胜任。但绝对值编码器在测量角度的实际应用过程中，因机械结构、测量环境和施工安装等原因，均不可避免的存在测量偏差。
发明内容
本发明目的是提供一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，通过拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线，对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数，对编码器实际测量值进行线性补偿，适用于测量角度的精度要求高，而且测量值非线性的测量环境，可以提高所述编码器在测量角度时的精度，有效地解决了背景技术中存在的上述问题。
本发明的技术方案是：一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，包含以下步骤：
步骤一，标定编码器实际测量零点；
步骤二，获取编码器实际测量值与测量仪器的偏差数据；
步骤三，拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线；
步骤四，对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数；
步骤五，根据线性回归函数对编码器实际测量值进行线性补偿。
所述步骤一中，首先将倾角仪水平固定在机械臂上；然后移动机械臂，待倾角仪显示0度时，标定编码器在此位置为0度；倾角仪的精度选择大于控制精度即可。
所述步骤二中，根据实际要求，划分应用角度区间；按照从最高角度值到最低角度值移动，然后每下降多少度，记录编码器测量值和倾角仪测量值；记录后得到一组偏差数据，偏差数据=倾角仪测量值-编码器测量值。
所述步骤三中，一个测量周期即为编码器测量的角度实际的测量范围。将获取的偏差数据以及对应的编码器测量值标注在以编码器测量值为X轴，以偏差数据为Y轴的坐标系中，并用平滑的曲线将离散的各点连接，拟合得到编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线。
所述步骤四中，对波形曲线进行线性回归分析，根据波形特点，将波形分为若干段，对各段的波形进行线性回归计算，获取各段波形的线性回归函数。
所述步骤五中，按照波形的分段，将编码器测量值按照分段得到的回归函数进行分段线性补偿。
本发明的有益效果是：通过拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线，对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数，对编码器实际测量值进行线性补偿，适用于测量角度的精度要求高，而且测量值非线性的测量环境，可以提高所述编码器在测量角度时的精度。
附图说明
图1是本发明的工作流程图；
图2是本发明的编码器角度测量值与倾角仪角度测量值图；
图3是本发明编码器的偏差波形图；
图4是本发明编码器的分段线性回归图；
图5是本发明编码器的角度测量精度对比图。
具体实施方式
为了使发明实施案例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施案例中的附图，对本发明实施案例中的技术方案进行清晰的、完整的描述，显然，所表述的实施案例是本发明一小部分实施案例，而不是全部的实施案例，基于本发明中的实施案例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施案例，都属于本发明保护范围。
一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，包含以下步骤：
步骤一，标定编码器实际测量零点；
步骤二，获取编码器实际测量值与测量仪器的偏差数据；
步骤三，拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线；
步骤四，对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数；
步骤五，根据线性回归函数对编码器实际测量值进行线性补偿。
所述步骤一中，首先将倾角仪水平固定在机械臂上；然后移动机械臂，待倾角仪显示0度时，标定编码器在此位置为0度；倾角仪的精度选择大于控制精度即可。
所述步骤二中，根据实际要求，划分应用角度区间；按照从最高角度值到最低角度值移动，然后每下降多少度，记录编码器测量值和倾角仪测量值；记录后得到一组偏差数据，偏差数据=倾角仪测量值-编码器测量值。
所述步骤三中，一个测量周期即为编码器测量的角度实际的测量范围。将获取的偏差数据以及对应的编码器测量值标注在以编码器测量值为X轴，以偏差数据为Y轴的坐标系中，并用平滑的曲线将离散的各点连接，拟合得到编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线。
所述步骤四中，对波形曲线进行线性回归分析，根据波形特点，将波形分为若干段，对各段的波形进行线性回归计算，获取各段波形的线性回归函数。
所述步骤五中，按照波形的分段，将编码器测量值按照分段得到的回归函数进行分段线性补偿。
实施例：
步骤一中，首先将倾角仪固定在机械臂上，必须保证倾角仪水平；然后移动机械臂，待倾角仪显示0度时，标定编码器在此位置为0度。选取的倾角仪的精度为0.05度。
步骤二中， 根据实际要求，机械臂应用角度区间为-3度到36度。将机械臂移动到编码器测量值为36度的位置，然后每下降3度，记录编码器测量值和倾角仪测量值；记录后得到一组偏差值，偏差值=倾角仪值-编码器值。
步骤三中，一个测量周期即为编码器测量的角度实际的测量范围,本例为-3度到-36度。将获取的偏差值以及对应的编码器测量值标注在以编码器测量值为X轴，以偏差数据为Y轴的坐标系中，并用平滑的曲线将离散的各点连接，拟合得到所述编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线。
步骤四中，对波形曲线进行线性回归分析。根据波形特点，可将波形分为3段，当编码器测量值为-3度到13度时，为段一；当编码器测量值为13度到24度时，为段二；当编码器测量值为24度到36度时，为段三；对各段的波形进行线性回归计算，获取各段波形的线性回归函数。段一的线性回归函数为y=0.0391x+0.0198；段二的线性回归函数为y=0.0003x+0.4355；段二的线性回归函数为y=-0.0276x+1.1092。
步骤五中， 按照波形的分段，将编码器测量值按照分段得到的回归函数进行分段线性补偿。编码器实际测量值为x，实际角度值为y。当编码器测量值为-3度到13度时，角度值y=1.0391x+0.0198；当编码器测量值为13度到24度时，角度值y=1.0003x+0.4355；当编码器测量值为24度到36度时，角度值y=0.9724x+1.1092。
本发明在唐钢智能料场刮板取料机悬臂角度编码器中应用。因编码器安装在拉抻取料机悬臂的钢丝绳卷筒上，造成编码器实际测量的数值与实际数值偏差过大，且偏差不是线性关系。尝试多种校准编码器的方法对角度进行修正，刮板大机自动取料时，仍然不能精准的控制吃料深度，精度范围在±1度，作业效率很不乐观。通过使用本发明的校准方法，经过补偿的悬臂编码器测量值与倾角仪实际值偏差值范围在±0.05度内。极大的提高了编码器测量角度的精度值，满足了了工艺生产对刮板取料机吃料的控制精度，大大的促进了智能料场的进一步实现。
Claims (6)
1.一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于包含以下步骤：步骤一，标定编码器实际测量零点；
步骤二，获取编码器实际测量值与测量仪器的偏差数据；
步骤三，拟合编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线；
步骤四，对波形曲线进行线性回归分析，获取线性回归函数；
步骤五，根据线性回归函数对编码器实际测量值进行线性补偿。
2.根据权利要求1所述的一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于：所述步骤一中，首先将倾角仪水平固定在机械臂上；然后移动机械臂，待倾角仪显示0度时，标定编码器在此位置为0度；倾角仪的精度选择大于控制精度即可。
3.根据权利要求1所述的一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于：所述步骤二中，根据实际要求，划分应用角度区间；按照从最高角度值到最低角度值移动，然后每下降多少度，记录编码器测量值和倾角仪测量值；记录后得到一组偏差数据，偏差数据=倾角仪测量值-编码器测量值。
4.根据权利要求1所述的一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于：所述步骤三中，一个测量周期即为编码器测量的角度实际的测量范围，将获取的偏差数据以及对应的编码器测量值标注在以编码器测量值为X轴，以偏差数据为Y轴的坐标系中，并用平滑的曲线将离散的各点连接，拟合得到编码器测量值与偏差数据在一个测量周期的波形曲线。
5.根据权利要求1所述的一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于：所述步骤四中，对波形曲线进行线性回归分析，根据波形特点，将波形分为若干段，对各段的波形进行线性回归计算，获取各段波形的线性回归函数。
6.根据权利要求6所述的一种绝对值型编码器在测量角度时的校准方法，其特征在于：所述步骤五中，按照波形的分段，将编码器测量值按照分段得到的回归函数进行分段线性补偿。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN117249846A (zh) * | 2023-11-17 | 2023-12-19 | 浙江明哲电子科技有限公司 | 一种编码器预解码处理方法、系统及存储介质 |
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2022
- 2022-04-20 CN CN202210414842.6A patent/CN114777811A/zh active Pending
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| CN117249846B (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-09 | 浙江明哲电子科技有限公司 | 一种编码器预解码处理方法、系统及存储介质 |
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