CN116817759B - 光栅尺及其测量方法、系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光栅尺及其测量方法、系统，其中该方法包括：获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；根据温度补偿数据和/或振动补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；计算补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。提高了测量的精准度。

Description

光栅尺及其测量方法、系统

技术领域

本发明涉及光栅尺领域，尤其涉及一种光栅尺及其测量方法、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。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。

在光栅尺的使用过程中受到外界条件变化的影响，容易出现测量误差，从而影响光栅尺的测量精度。

针对现有技术中光栅尺存在测量误差的问题，目前还没有一个有效的解决方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种光栅尺及其测量方法、系统，通过对温度或振动进行补偿，得到更为准确的测量值，并根据历史数据进行系数的更改反馈，从而更进一步的提高测量准确度，以解决现有技术中容易出现测量误差的问题。

为达到上述目的，本发明提供了一种光栅尺测量方法，包括：获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据所述当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；根据所述温度补偿数据和/或振动补偿数据对所述原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；计算所述补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

进一步可选的，所述根据历史数据进行拟合得到预测输出波形，包括：获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；根据所述标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将所述当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；所述测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

进一步可选的，所述当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，包括：对比分析所述原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

进一步可选的，所述波形参数差包括：所述补偿波形与预测输出波形的幅度差和/或频率差。

进一步可选的，所述调整温度补偿系数或调整振动补偿系数包括获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；将其与所述当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数或新的振动补偿系数。

另一方面，本发明还提供了一种通过上述的光栅尺测量方法进行测量的光栅尺，其特征在于，包括：读数头和标尺光栅；所述读数头包括壳体、光源、透镜、指示光栅及光敏元件；所述光源、透镜、指示光栅及光敏元件于所述壳体中依次设置，所述标尺光栅位于所述透镜与指示光栅之间；所述光敏元件上安装有温度传感器，用于获取温度参数；所述壳体上安装加速度传感器，用于获取振动参数；温度传感器与加速度传感器分别与数据采集单元连接，数据采集单元依次连接温度补偿单元、振动补偿单元及数据处理单元。

另一方面，本发明还提供了一种光栅尺测量系统，包括：数据获取模块，用于获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；补偿数据计算模块，用于根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据所述当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；补偿模块，用于根据所述温度补偿数据和/或振动补偿数据对所述原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；反馈模块，用于计算所述补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

进一步可选的，所述反馈模块包括：测试数据获取子模块，用于获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；数据拟合子模块，用于根据所述标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将所述当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；所述测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

进一步可选的，所述反馈模块包括：贡献度计算子模块，用于对比分析所述原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；第一判定子模块，用于当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；第二判定子模块，用于当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

进一步可选的，所述反馈模块包括：历史波形获取子模块，用于获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；补偿系数更新子模块，用于将其与所述当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数或新的振动补偿系数。

上述技术方案具有如下有益效果：通过对温度或振动进行补偿，得到更为准确的测量值，并根据历史数据进行系数的更改反馈，从而更进一步的提高测量准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的光栅尺测量方法；

图2是本发明实施例提供的选择调整补偿系数的方法；

图3是本发明实施例提供的补偿系数调整的方法；

图4是本发明实施例提供的光栅尺测量系统的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的反馈模块中用于数据拟合的子模块的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的反馈模块中用于选择调整补偿系数的子模块的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的反馈模块中用于补偿系数调整的子模块的结构示意图。

附图标记：100-数据获取模块；200-补偿数据计算模块；300-补偿模块；400-反馈模块；4001-测试数据获取子模块；4002-数据拟合子模块；4003-贡献度计算子模块；4004-第一判定子模块；4005-第二判定子模块；4006-历史波形获取子模块；4007-补偿系数更新子模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

为解决现有技术中光栅尺容易环境因素影响而造成测量误差的问题，本发明实施例提供了一种光栅尺测量方法，图1是本发明实施例提供的光栅尺测量方法，如图1所示，该方法包括：

S1、获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；

在当前工况下采用光栅尺对待测量件进行测量得到原始波形。采用温度传感器采集光栅尺读数头中光敏元件的温度参数，即当前温度参数。采用加速度传感器采集光栅尺读数头的振动参数，即当前振动参数。

S2、根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；

温度的变化与误差数据的变化之间的关系近似为线性关系，存在一个温度补偿系数，根据该温度补偿系数可以确定不同的温度下对应的误差数据，即温度补偿数据。

同理，振动的变化与误差数据的变化之间的关系近似为线性关系，存在一个振动补偿系数，根据该振动补偿系数可以确定不同的振动下对应的误差数据，即振动补偿值。

S3、根据温度补偿数据和/或振动补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；

当仅存在温度补偿数据时，根据温度补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形。

当仅存在振动补偿数据时，根据振动补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形。

当同时存在温度补偿数据及振动补偿数据时，将原始波形依次根据温度补偿数据和振动补偿数据进行补偿，得到补偿后的补偿波形。

其中，对原始波形进行补偿至少包括：对幅值进行补偿、对频率进行补偿或对相位进行补偿。

更进一步的，在补偿前，需要判断当前温度参数与上一温度参数是否差别过大，如果温差超过预设温差阈值，说明需要重新计算温度补偿数据，采用计算得到的温度补偿数据进行误差补偿；否则，不再重新计算温度补偿数据，直接采用上一温度参数对应的信号补偿数据进行误差补偿。如果当前温度参数没有达到需要补偿的温度参数阈值，则无需进行补偿。

还需要判断当前振动参数与上一振动参数是否差别过大，如果动态差超过预设动态差阈值，说明需要重新计算振动补偿数据，采用计算得到的振动补偿数据进行误差补偿；否则，不再重新计算振动补偿数据，只使用上一振动参数对应的振动补偿数据进行误差补偿。如果当前振动参数没有达到需要补偿的振动参数阈值，则无需进行补偿。

S4、计算补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

预先根据历史数据模拟得到不存在环境参数变化时的预测输出波形值，将预测输出波形值与补偿波形进行对比，并计算二者之间各项波形参数差。将波形参数差与预设阈值进行对比，若波形参数差超过预设阈值，说明进行补偿后的补偿波形仍存在较大的误差，需要对系数进行调整。

如果补偿波形仅是通过温度补偿得到的，则仅需调整温度补偿系数；如果补偿波形仅是通过振动补偿得到的，则仅需调整振动补偿系数；如果补偿波形是通过两种补偿得到的，需要确定温度和振动中哪一项参数对误差影响较大，对影响较大的一项补偿系数进行调整，根据最新的补偿系数计算得到最新的补偿数据后进行误差补偿，得到更为准确的重新补偿的波形。

例如，比较温度补偿数据的绝对值与振动补偿数据的绝对值，针对绝对值较大的补偿数据对应的补偿系数进行调整。

作为一种可选的实施方式，根据历史数据进行拟合得到预测输出波形，包括：

S401、获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；

S402、根据标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；

测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

在测试环境中，模拟多种工况下的光栅尺运动情况，记录光栅尺的标准测试数据。将采集到的当前工况下光栅尺测量的历史数据与标准测试数据进行拟合，可以得到当前工况下的输出波形。在该输出波形中选取与实际测量时对应的波形段作为预测输出波形。

其中，测试环境应为理想环境，也即不受温度和振动影响的标准环境，至少需要保证常温环境，还需保证读数头不存在振动情况，或者读数头的振动微小不至造成误差。此外，读数头或标尺光栅的材料应选取更为稳定、不敏感的材料。

作为一种可选的实施方式，图2是本发明实施例提供的选择调整补偿系数的方法，如图2所示，当波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，包括：

S403、对比分析原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；

S404、当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；

S405、当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

当温度补偿数据与振动补偿数据同时对原始波形进行补偿时，对比分析原始波形与预测输出波形，确定温度的误差贡献度及振动的误差贡献度。

更具体的，首先对原始波形与预测输出波形进行波形的对比，得到二者之间相差的波形，也即温度造成的误差与振动造成误差叠加后的波形，对该波形进行拆分，分别得到实际温度误差波形与实际振动误差波形。

更进一步的，对波形进行拆分可通过以下步骤实现：获取到当前振动参数对应的理论振动误差波形及当前温度参数对应的理论温度误差波形，对误差叠加后的波形分别拆出理论振动误差波形和理论温度误差波形后的实际温度误差波形及实际振动误差波形。

对比温度误差波形与振动误差波形，根据波形的幅度或频率确定各自的误差贡献度。误差贡献度更高，说明该贡献度更高的因素对于误差的影响较大，调整该因素对应的补偿系数，以得到重新补偿后的波形。

作为一种可选的实施方式，波形参数差包括：

补偿波形与预测输出波形的幅度差和/或频率差。

对于补偿波形与预测输出波形之间相差的波形，获取其幅度和频率，作为补偿波形与预测输出波形之间的幅度差与频率差。

在温度升高时，标尺光栅会出现膨胀，缝与缝之间的空隙会变小，从而影响波形的幅值，此外光敏元件随温度升高其灵敏度降低从而影响测量波形幅值。在读数头振动时，会对读书时的移动速度造成影响，从而影响波形的频率。

采用幅度差与预设幅度阈值进行比较，采用频率差与预设频率阈值进行比较，如果两个差均小于各自的阈值，则无需对任何补偿系数进行调整；如果幅度差大于其对应阈值，而频率差小于或等于其对应阈值，则需要对温度补偿系数进行调整；如果频率差大于其对应阈值而幅度差小于或等于其对应阈值，则需要对振动补偿系数进行调整；如果两个差分别大于对应的阈值时，对温度补偿系数和振动补偿系数同时进行调整，也可根据各自与阈值的差值大小，选取变化更大的进行差对应的补偿系数进行调整。

更进一步的，还可以获取补偿波形与预测输出波形之间的相位差，该相位差说明光栅尺存在延迟问题，可针对该延迟的时间进行补偿。

作为一种可选的实施方式，图3是本发明实施例提供的补偿系数调整的方法，如图3所示，调整温度补偿系数或调整振动补偿系数包括：

S406、获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；

S407、将其与当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数或新的振动补偿系数。

获取在当前工况下设定时段内的历史原始波形，将这些历史原始波形与对应的输出波形进行对比，确定在不同的变化因素下出现的误差情况。

例如，当误差随温度的变化呈线性关系时，在设定时段内温度升高了m℃，同时对应的幅度误差增大了n，则根据m和n重新将温度补偿系数构建为n/m。

作为一种可选的实施方式，包括：读数头和标尺光栅；读数头包括壳体、光源、透镜、指示光栅及光敏元件；光源、透镜、指示光栅及光敏元件于壳体中依次设置，标尺光栅位于透镜与指示光栅之间；光敏元件上安装有温度传感器，用于获取温度参数；壳体上安装加速度传感器，用于获取振动参数；温度传感器与加速度传感器分别与数据采集单元连接，数据采集单元依次连接温度补偿单元、振动补偿单元及数据处理单元。

光栅尺的主要结构包括标尺光栅和读数头，读数头与标尺光栅之间可相对移动以完成读数，读数头中包括外部的壳体，壳体内部依次设置的光源、透镜、指示光栅和光敏元件。光敏元件在温度发生较大变化时，其灵敏度容易出现变化，从而影响最终的读数精度。因此本实施例在光敏元件上安装温度传感器，实时监测光敏元件的温度。

此外，光栅尺的结构中标尺光栅和读数头之间通过气隙分隔，一些高端光栅尺读头在气隙中注入了油膜，以减少摩擦和磨损，提高稳定性和寿命。但是，这种结构也意味着读数头对震动比较敏感，因为读数头的位置会随着震动而产生微小的位移，进而影响到读取的信号精度和稳定性。为此，本实施例在读数头的壳体上增设加速度传感器，实时检测振动情况，采集数据至少包括振动的频率及幅度。

更进一步的，温度传感器与振动传感器均与数据采集电路连接，数据采集电路又与温度补偿电路和振动补偿电路连接，最终与数据处理电路连接，同时，数据处理电路还与光敏元件连接，根据实际情况完成温度误差补偿及振动误差补偿。

本发明实施例还提供了一种光栅尺测量系统，图4是本发明实施例提供的光栅尺测量系统的结构示意图，如图4所示，该系统包括：

数据获取模块100，用于获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；

在当前工况下采用光栅尺对待测量件进行测量得到原始波形。采用温度传感器采集光栅尺读数头中光敏元件的温度参数，即当前温度参数。采用加速度传感器采集光栅尺读数头的振动参数，即当前振动参数。

补偿数据计算模块200，用于根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；

温度的变化与误差数据的变化之间的关系近似为线性关系，存在一个温度补偿系数，根据该温度补偿系数可以确定不同的温度下对应的误差数据，即温度补偿数据。

同理，振动的变化与误差数据的变化之间的关系近似为线性关系，存在一个振动补偿系数，根据该振动补偿系数可以确定不同的振动下对应的误差数据，即振动补偿值。

补偿模块300，用于根据温度补偿数据和/或振动补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；

当仅存在温度补偿数据时，根据温度补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形。

当仅存在振动补偿数据时，根据振动补偿数据对原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形。

当同时存在温度补偿数据及振动补偿数据时，将原始波形依次根据温度补偿数据和振动补偿数据进行补偿，得到补偿后的补偿波形。

其中，对原始波形进行补偿至少包括：对幅值进行补偿、对频率进行补偿或对相位进行补偿。

更进一步的，在补偿前，需要判断当前温度参数与上一温度参数是否差别过大，如果温差超过预设温差阈值，说明需要重新计算温度补偿数据，采用计算得到的温度补偿数据进行误差补偿；否则，不再重新计算温度补偿数据，直接采用上一温度参数对应的信号补偿数据进行误差补偿。如果当前温度参数没有达到需要补偿的温度参数阈值，则无需进行补偿。

还需要判断当前振动参数与上一振动参数是否差别过大，如果动态差超过预设动态差阈值，说明需要重新计算振动补偿数据，采用计算得到的振动补偿数据进行误差补偿；否则，不再重新计算振动补偿数据，只使用上一振动参数对应的振动补偿数据进行误差补偿。如果当前振动参数没有达到需要补偿的振动参数阈值，则无需进行补偿。

反馈模块400，用于计算补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

预先根据历史数据模拟得到不存在环境参数变化时的预测输出波形值，将预测输出波形值与补偿波形进行对比，并计算二者之间各项波形参数差。将波形参数差与预设阈值进行对比，若波形参数差超过预设阈值，说明进行补偿后的补偿波形仍存在较大的误差，需要对系数进行调整。

如果补偿波形仅是通过温度补偿得到的，则仅需调整温度补偿系数；如果补偿波形仅是通过振动补偿得到的，则仅需调整振动补偿系数；如果补偿波形是通过两种补偿得到的，需要确定温度和振动中哪一项参数对误差影响较大，对影响较大的一项补偿系数进行调整，根据最新的补偿系数计算得到最新的补偿数据后进行误差补偿，得到更为准确的重新补偿的波形。

例如，比较温度补偿数据的绝对值与振动补偿数据的绝对值，针对绝对值较大的补偿数据对应的补偿系数进行调整。

作为一种可选的实施方式，图5是本发明实施例提供的反馈模块中用于数据拟合的子模块的结构示意图，如图5所示，反馈模块400包括：

测试数据获取子模块4001，用于获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；

数据拟合子模块4002，用于根据标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；

测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

在测试环境中，模拟多种工况下的光栅尺运动情况，记录光栅尺的标准测试数据。将采集到的当前工况下光栅尺测量的历史数据与标准测试数据进行拟合，可以得到当前工况下的输出波形。在该输出波形中选取与实际测量时对应的波形段作为预测输出波形。

其中，测试环境应为理想环境，也即不受温度和振动影响的标准环境，至少需要保证常温环境，还需保证读数头不存在振动情况，或者读数头的振动微小不至造成误差。此外，读数头或标尺光栅的材料应选取更为稳定、不敏感的材料。

作为一种可选的实施方式，图6是本发明实施例提供的反馈模块中用于选择调整补偿系数的子模块的结构示意图，如图6所示，反馈模块400包括：

贡献度计算子模块4003，用于对比分析原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；

第一判定子模块4004，用于当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；

第二判定子模块4005，用于当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

当温度补偿数据与振动补偿数据同时对原始波形进行补偿时，对比分析原始波形与预测输出波形，确定温度的误差贡献度及振动的误差贡献度。

更具体的，首先对原始波形与预测输出波形进行波形的对比，得到二者之间相差的波形，也即温度造成的误差与振动造成误差叠加后的波形，对该波形进行拆分，分别得到实际温度误差波形与实际振动误差波形。

更进一步的，对波形进行拆分可通过以下步骤实现：获取到当前振动参数对应的理论振动误差波形及当前温度参数对应的理论温度误差波形，对误差叠加后的波形分别拆出理论振动误差波形和理论温度误差波形后的实际温度误差波形及实际振动误差波形。

对比温度误差波形与振动误差波形，根据波形的幅度或频率确定各自的误差贡献度。误差贡献度更高，说明该贡献度更高的因素对于误差的影响较大，调整该因素对应的补偿系数，以得到重新补偿后的波形。

作为一种可选的实施方式，波形参数差包括：

比较补偿波形与预测输出波形的幅度差和/或频率差。

对于补偿波形与预测输出波形之间相差的波形，获取其幅度和频率，作为补偿波形与预测输出波形之间的幅度差与频率差。

在温度升高时，标尺光栅会出现膨胀，缝与缝之间的空隙会变小，从而影响波形的幅值，此外光敏元件随温度升高其灵敏度降低从而影响测量波形幅值。在读数头振动时，会对读书时的移动速度造成影响，从而影响波形的频率。

采用幅度差与预设幅度阈值进行比较，采用频率差与预设频率阈值进行比较，如果两个差均小于各自的阈值，则无需对任何补偿系数进行调整；如果幅度差大于其对应阈值，而频率差小于或等于其对应阈值，则需要对温度补偿系数进行调整；如果频率差大于其对应阈值而幅度差小于或等于其对应阈值，则需要对振动补偿系数进行调整；如果两个差分别大于对应的阈值时，对温度补偿系数和振动补偿系数同时进行调整，也可根据各自与阈值的差值大小，选取变化更大的进行差对应的补偿系数进行调整。

更进一步的，还可以获取补偿波形与预测输出波形之间的相位差，该相位差说明光栅尺存在延迟问题，可针对该延迟的时间进行补偿。

作为一种可选的实施方式，图7是本发明实施例提供的反馈模块中用于补偿系数调整的子模块的结构示意图，如图7所示，反馈模块400包括：

历史波形获取子模块4006，用于获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；

补偿系数更新子模块4007，用于将其与当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数或新的振动补偿系数。

获取在当前工况下设定时段内的历史原始波形，将这些历史原始波形与对应的输出波形进行对比，确定在不同的变化因素下出现的误差情况。

例如，当误差随温度的变化呈线性关系时，在设定时段内温度升高了m℃，同时对应的幅度误差增大了n，则根据m和n重新将温度补偿系数构建为n/m。

作为一种可选的实施方式，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程度，程序被处理器执行时实现上述的光栅尺测量方法。

上述存储介质中存储有上述软件，该存储介质包括但不限于：光盘、软盘、硬盘、可擦写存储器等。

上述技术方案具有如下有益效果：通过对温度或振动进行补偿，得到更为准确的测量值，并根据历史数据进行系数的更改反馈，从而更进一步的提高测量准确度。

以上发明的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上内容仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光栅尺测量方法，其特征在于，包括：

获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；

根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据所述当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；

根据所述温度补偿数据和/或振动补偿数据对所述原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；

计算所述补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数和/或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数和/或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

2.根据权利要求1所述的光栅尺测量方法，其特征在于，所述根据历史数据进行拟合得到预测输出波形，包括：

获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；

根据所述标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将所述当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；

所述测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

3.根据权利要求1所述的光栅尺测量方法，其特征在于，所述当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数和/或振动补偿系数，包括：

对比分析所述原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；

当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；

当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

4.根据权利要求1所述的光栅尺测量方法，其特征在于，所述波形参数差包括：

所述补偿波形与预测输出波形的幅度差和/或频率差。

5.根据权利要求3所述的光栅尺测量方法，其特征在于，所述调整温度补偿系数和/或调整振动补偿系数包括：

获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；

将其与所述当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数和/或新的振动补偿系数。

6.一种通过权利要求1-5任一项所述的光栅尺测量方法进行测量的光栅尺，其特征在于，包括：

读数头和标尺光栅；

所述读数头包括壳体、光源、透镜、指示光栅及光敏元件；

所述光源、透镜、指示光栅及光敏元件于所述壳体中依次设置，所述标尺光栅位于所述透镜与指示光栅之间；

所述光敏元件上安装有温度传感器，用于获取温度参数；

所述壳体上安装加速度传感器，用于获取振动参数；

温度传感器与加速度传感器分别与数据采集单元连接，数据采集单元依次连接温度补偿单元、振动补偿单元及数据处理单元。

7.一种光栅尺测量系统，其特征在于，包括：

数据获取模块，用于获取光栅尺输出的原始波形、光栅尺读数头的当前温度参数和/或当前振动参数；

补偿数据计算模块，用于根据当前温度参数及温度补偿系数得到温度补偿数据；和/或，根据所述当前振动参数及振动补偿系数得到振动补偿数据；

补偿模块，用于根据所述温度补偿数据和/或振动补偿数据对所述原始波形进行误差补偿，得到补偿后的补偿波形；

反馈模块，用于计算所述补偿波形与根据历史数据进行拟合得到的预测输出波形之间的波形参数差，当所述波形参数差大于对应的预设阈值时，调整温度补偿系数和/或振动补偿系数，根据调整后的温度补偿系数和/或振动补偿系数重新进行补偿后，输出重新补偿的波形。

8.根据权利要求7所述的光栅尺测量系统，其特征在于，所述反馈模块包括：

测试数据获取子模块，用于获取测试环境下多种工况对应的标准测试数据；

数据拟合子模块，用于根据所述标准测试数据及当前工况的历史数据，拟合得到当前工况下的输出波形，将所述当前工况下的输出波形中当前周期的波形作为预测输出波形；

所述测试环境包括：环境温度为常温，且无振动或振动幅度及频率不影响光栅尺工作。

9.根据权利要求7所述的光栅尺测量系统，其特征在于，所述反馈模块包括：

贡献度计算子模块，用于对比分析所述原始波形与预测输出波形，分别得到温度和振动的误差贡献度；

第一判定子模块，用于当判定温度对误差的贡献度更高时，调整温度补偿系数；

第二判定子模块，用于当判定振动对误差的贡献度更高时，调整振动补偿系数。

10.根据权利要求9所述的光栅尺测量系统，其特征在于，所述反馈模块包括：

历史波形获取子模块，用于获取当前工况下，设定时段内，未经补偿的历史原始波形；

补偿系数更新子模块，用于将其与所述当前工况下对应的输出波形进行对比，得到新的温度补偿系数和/或新的振动补偿系数。