CN117249847A - 圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质。方法包括：对于编码器主轴的至少两个旋转状态下的各旋转状态，确定编码器主轴的旋转角度值与旋转角度值对应的参考距离值，获得至少两对旋转角度值与对应的参考距离值；参考距离值表示参考点与圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离；基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值；将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动光栅移动偏心距离值，以使编码器主轴与圆光栅同心。采用本方法能够提高圆光栅安装效率以及保证圆光栅和编码器主轴的同心度。
Description
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，尤其是一种圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质。
背景技术
光学编码器在工业制造领域的应用越来越广泛，对光学编码器精度的要求也越来越高，而影响光学编码器精度的一个重要因素是光栅与编码器主轴的同心度。故如何快速、准确的实现圆光栅的安装，成为高精度光学编码器装配工艺的关键步骤。
目前，对于圆光栅的安装方法，主要为人力手动安装，即在显微镜下，手动移动圆光栅，目测圆光栅偏移量，通过千分表将圆光栅推动一段位移，如此反复，直到圆光栅安装同心度达到指定值以下。该方法效率低下，且安装精度由人力目测控制，安装同心度难以保证。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质，能够提高圆光栅安装效率以及保证圆光栅和编码器主轴的同心度。
一种圆光栅偏心调整方法，应用于圆光栅偏心调整装置，所述圆光栅偏心调整装置包括圆光栅和编码器主轴，所述圆光栅放置在所述编码器主轴上，所述编码器主轴旋转能带动所述圆光栅旋转；所述方法包括：
对于所述编码器主轴的至少两个旋转状态下的各旋转状态，确定所述编码器主轴的旋转角度值与所述旋转角度值对应的参考距离值，获得至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值；所述参考距离值表示参考点与所述圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离；
基于所述至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值；
将所述编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动所述圆光栅移动所述偏心距离值，以使所述编码器主轴与所述圆光栅同心。
一种圆光栅偏心调整装置，所述装置包括圆光栅和编码器主轴和终端设备，所述圆光栅放置在所述编码器主轴上，所述编码器主轴旋转能带动所述圆光栅旋转；所述终端设备用于执行各圆光栅偏心调整方法实施例的步骤。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现各圆光栅偏心调整方法实施例的步骤。
上述圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质，由于圆光栅放置在编码器主轴上具有任意性，不能保证每次的放置形态都是一样的，也无法得知初始状态的一些数据，那么通过编码器主轴的至少两次旋转状态，圆光栅的所处的角度值发生变化，参考距离值也相应发生变化，即可基于分析的映射关系确定偏心距离值；而经过分析发现，编码器主轴在旋转的过程中会出现参考距离最值，即编码器主轴处于参考距离最值所对应的角度处，此时推动点、编码器主轴的中心、圆光栅的中心三者在同一直线上，此时推动圆光栅移动偏心距离值，使用简单的方式即可使得编码器主轴与圆光栅同心；在编码器装配中，将圆光栅的安装效率大幅提升，并且很好地保证了圆光栅与编码器主轴的安装同心度。
附图说明
图1为一个实施例中光栅偏心识别装置的示意图；
图2为一个实施例中在任意旋转角度下的参考距离的示意图；
图3为一个实施例中圆光栅偏心调整方法的流程示意图；
图4为一个实施例中编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处的示意图；
图5为一个实施例中角度参数与参考距离参数之间的函数关系示意图；
图6为另一个实施例中编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处的示意图；
图7为一个实施例中终端设备的内部结构图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变，所述的连接可以是直接连接，也可以是间接连接。
可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
本申请提供的光栅偏心识别方法，可以应用于如图1的应用环境中。图1为一个实施例中光栅偏心识别装置的示意图。图1中包括支撑架1、联轴器2、工业相机3、显微镜4、光学识别系统、伺服电机5、直线电机6、推杆7、圆光栅8、编码器主轴9、底座10、控制器a、控制器b和终端设备110。支撑架1固定在其他基座上。主轴9通过轴承固定于底座10。光学识别系统可以内置于终端设备110中，也可以外置。具体地，在进行高精度光学编码器圆光栅装配时，将底座10固定于支撑架1上，编码器主轴9通过联轴器2与伺服电机5的动力轴连接。在编码器主轴9的上端面滴入UV胶后，将圆光栅8放置于编码器主轴9上。工业相机3配显微镜4对圆光栅8边缘进行放大并拍摄，光学识别系统对拍摄信号进行图像处理。终端设备110通过控制器a控制伺服电机5旋转指定角度，并通过联轴器2带动编码器主轴9一起旋转。终端设备110通过控制器b控制直线电机6带动推杆7沿图示箭头方向(即预设推动方向)移动，并根据图像处理信号将圆光栅8推动一段位移。当编码器主轴的中心和圆光栅的中心同轴时，用紫外线固化UV胶，使得编码器主轴和圆光栅装配完成。
图2为一个实施例中在任意旋转角度下的参考距离的示意图。图中D即为圆光栅的参考边缘与编码器主轴在预设方向上的参考距离。编码器主轴的旋转中心为点A，圆光栅的旋转中心为点B，圆光栅与编码器主轴存在一定的偏心距离，设为d。角度参数θ是一个不改变参照的角度，如以图中竖直方向作为0度角所得到的角度。在伺服电机带动编码器主轴旋转过程中，圆光栅的旋转中心点B将沿着虚线圆运动。
设圆光栅的半径为R，R为已知量，设在任意角度θ下，圆光栅8边缘水平切线M到编码器主轴的旋转中心点A的距离为D，由图2中可以知道，D与R、d、θ具有如下映射关系：
D＝R+dcosθ
上式中，D为因变量，θ为自变量，均为参数，并且d值未知。即，在与光学识别圆光栅边缘水平切线M垂直方向上，圆光栅相对于编码器主轴的映射关系为：D＝R+dcosθ。
并且由于圆光栅放置的不确定性，初始旋转状态的初始角度值θ1不确定，因此该映射关系在计算时也可为：
D＝R+dcos(θ1+△θ)
可以理解的是，本申请各实施例中的参数即为未知数或者可代入的变量，值即为具体数值。
在此分析基础上，如图3所示，图3为一个实施例中圆光栅偏心调整方法的流程示意图。本申请实施例提供了一种圆光栅偏心调整方法，应用于光栅偏心调整装置，光栅偏心调整装置包括光栅和编码器主轴，光栅放置在编码器主轴上，编码器主轴旋转能带动光栅旋转；光栅偏心调整装置还包括终端设备，以方法在终端设备中实现为例进行说明，包括以下步骤：
步骤302，对于编码器主轴的至少两个旋转状态下的各旋转状态，确定编码器主轴的旋转角度值与旋转角度值对应的参考距离值，获得至少两对旋转角度值与对应的参考距离值；参考距离值表示参考点与圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离。
其中，旋转状态可以是初始旋转状态，也可以是旋转后的状态。例如，初始旋转状态即为旋转角度为0时的状态，旋转后的状态即为旋转角度为△θ的状态。可选地，至少两个旋转状态可以包含初始旋转状态和旋转后的状态，即包含旋转角度为0的状态以及旋转角度为△θ的状态，此时编码器主轴需旋转1次。至少两个旋转状态也可以均为旋转后的状态，例如至少两个旋转状态包含旋转角度为△θ的状态以及旋转角度为2△θ的状态，此时编码器主轴需转动2次。
各旋转状态下，存在编码器主轴的旋转角度值与该旋转角度值对应的参考距离值。那么经过至少两个旋转状态，则可以获得至少两对旋转角度值与旋转角度值对应的参考距离值。旋转角度值是指相对于第一次的角度值的旋转角度。如第一次的初始角度值为θ1，第一次旋转△θ，第二次旋转△a，那么第一次对应的旋转角度值为△θ，第二次对应的旋转角度值为△θ+△a。
参考距离值表示参考点与圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离。参考点可以是圆光栅所在平面上的任意点。参考点优选为编码器主轴的中心点。
参考边缘是指终端设备检测的一个区域内圆光栅的边缘。可以理解的是，为了使获得的数据更准确，圆光栅的参考边缘可以是光栅条纹的边缘。参考边缘可以是光栅上的参考边缘点，也可以是光栅的参考边缘切线。如，圆光栅的最下方一点作为参考边缘，或者圆光栅最上方一点等作为参考边缘。预设方向可以是与预设推动方向相同的方向。具体可以是径向、横向等。例如，参考边缘坐标为(x1，y1)，参考点坐标为(x2，y2)，那么参考距离至为y2-y1。
具体地，终端设备可通过控制电机以使编码器主轴处于不同的旋转状态，通过电机的旋转角度值确定该编码器主轴的旋转角度值。
终端设备可通过探针探测参考点的位置以及圆光栅的参考边缘的位置，确定在预设方向上的距离获得参考距离值。或者，终端设备可以通过拍摄圆光栅图像，通过圆光栅图像上的参考点位置和圆光栅边缘点位置确定在预设方向上的距离，获得参考距离值。
步骤304，基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。
其中，旋转角度值△θ是电机实际旋转的角度。角度参数是一个不改变参照的角度，如以图中竖直方向作为0度角。初始角度值θ1与角度参数的参照相同，均以图中竖直方向作为0度角。因此二者之间有转换关系，角度参数θ＝θ1+△θ。
具体地，经过如图2的分析，角度参数θ与参考距离参数D之间的映射关系可以预设在计算机设备中，而该式子中偏心距离d未知以及圆光栅的初始角度值θ1未知。即映射关系中包括初始角度参数。两个未知数，联立两个方程即可求得偏心距离d以及圆光栅的初始角度值θ1。因此可通过获得至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，确定偏心距离d。
可选地，计算机设备可以基于多对旋转角度值和对应的参考距离值进行插值处理或者拟合处理，以获得角度参数与参考距离参数之间的映射关系。如R＝5，此时该映射关系的表现形式，例如可以是D＝5+2cosθ，那么可直接得到d＝2。
步骤306，将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动光栅移动偏心距离值，以使编码器主轴与圆光栅同心。
其中，参考距离最值即参考距离最大值或者参考距离最小值。基于该映射关系的表达形式可知，参考距离值D具有最大值和最小值。同心可以是指编码器主轴的中心与圆光栅的中心之间的距离在预设偏心范围内。
具体地，经过分析可知，参考距离值所对应的角度是0°或180°。上述已知得到初始角度值，那么将编码器主轴旋转180°减去初始角度值或者反向旋转该初始角度值，即为旋转至参考距离最值所对应的角度处，控制推杆以预设推动方向推动圆光栅移动偏心距离值，即圆光栅移动偏心距离值，可使得编码器主轴与圆光栅同心。推动点、编码器主轴的中心点、圆光栅的中心点三者在同一直线上。
可选地，计算机设备可控制电机旋转编码器主轴，并检测参考距离值，当检测到参考距离最值时，即编码器主轴已旋转至参考距离最值所对应的角度处，控制推杆以预设推动方向推动圆光栅移动偏心距离值，即圆光栅移动偏心距离值，可使得编码器主轴与圆光栅同心。
如图4所示，为一个实施例中编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处的示意图。编码器主轴9与圆光栅8在各旋转状态下的位姿如实线圆所示。而当编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处时，推动点C、编码器主轴的中心A、圆光栅的中心B’三者在同一直线上，此时推杆7推动圆光栅移动偏心距离值d即可使得A和B’重合。可以理解的是，当参考边缘取的是C点附近的边缘时，图4中所得到的是参考距离最大值；而当参考边缘取的是C点上方的边缘时，图4所得到的是参考距离最小值，二者均可行。
可选地，终端设备可在推动光栅移动偏心距离值之后，检测编码器主轴和圆光栅的同心度，当同心度在预设偏心范围内时，确定编码器主轴和圆光栅同心。
本实施例中，由于圆光栅放置在编码器主轴上具有任意性，不能保证每次初始放置形态都是一样的，也无法得知初始状态的一些数据，那么通过编码器主轴的至少两次旋转状态，圆光栅的所处的角度值发生变化，参考距离值也相应发生变化，即可基于分析的映射关系确定偏心距离值；而经过分析发现，编码器主轴在旋转的过程中会出现参考距离最值，即编码器主轴处于参考距离最值所对应的角度处，此时推动点、编码器主轴的中心、圆光栅的中心三者在同一直线上，此时推动圆光栅移动偏心距离值，使用简单的方式即可使得编码器主轴与圆光栅同心；在编码器装配中，将圆光栅的安装效率大幅提升，并且很好地保证了圆光栅与编码器主轴的安装同心度。
在一个实施例中，参考点为编码器主轴的中心点；
基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，包括：
获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系；预设映射关系中包括偏心距离参数；
将至少两对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。
其中，参考点为编码器主轴的中心点，即为图2中的A点。预设映射关系可以存储在终端设备中。预设映射关系表征参考距离参数和角度参数之间的关系。并且预设映射关系中的偏心距离参数和初始角度参数的值均未知。
具体地，终端设备获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系D＝R+dcos(θ1+△θ)，其中R已知，其余参数未知。由此可知，其中有2个未知数，那么联立2个方程即可解除出θ1和d，即需要2对旋转角度值和对应的参考距离值。终端设备将各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解后获得圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。可以理解的是，求解后还可以获得初始角度值。
例如，以获得初始旋转状态和旋转△θ后的状态为例，获得两对旋转角度值和对应的参考距离值，如(0°，D1)和(30°，D2)，R＝5，代入映射关系则有
D1＝5+dcosθ1
D2＝5+dcos(θ1+30°)
即可求出d和θ1。
本实施例中，以编码器中心为参考点，通过获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系，将至少两对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，最少仅需要旋转一次，即可实现以固定推动方向推动圆光栅，使得圆光栅的中心与编码器主轴的中心同心，计算简便并且效率高。
在一个实施例，参考点为任意点；基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，包括：
获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系；预设映射关系中包括偏心距离参数和任意点到编码器主轴的中心点的距离参数；
将至少三对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。
其中，同样地，预设映射关系可以存储在终端设备中。预设映射关系表征参考距离参数和角度参数之间的关系。并且预设映射关系中的偏心距离参数和初始角度参数的值均未知。任意点的位置坐标已知。基于任意点的参考距离参数A可以分为任意点到编码器主轴在预设方向上的距离△D和编码器主轴到参考边缘在预设方向上的距离D。
具体地，由于编码器主轴的中心坐标可能难以确定或者所获得的坐标准确性不高，因此通过一个已知的任意点，确定任意点到参考边缘在预设方向上的距离，能够获得相当准确的参考距离值。那么，实际上A＝△D+D。结合D＝R+dcos(θ1+△θ)，则预设映射关系有
A＝△D+R+dcos(θ1+△θ)
其中，R已知，需要求△D、d和θ1三个未知数。其中有3个未知数，那么联立3个方程即可解除出△D、d和θ1，即需要3对旋转角度值和对应的参考距离值。终端设备将至少三对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解后获得圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。可以理解的是，求解后还可以获得初始角度值。
例如，以获得初始旋转状态和旋转△θ后的状态为例，获得三对旋转角度值和对应的参考距离值，如(0°，A1)、(30°，A2)和(60°，A3)，R＝5，代入映射关系则有
A1＝△D+5+dcosθ1
A2＝△D+5+dcos(θ1+30°)
A3＝△D+5+dcos(θ1+60°)
即可求出△D、d和θ1。
本实施例中，以任意点为参考点，将至少三对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，能够在编码器主轴的中心坐标难以确定或者所获得的坐标准确性不高的情况下，最少仅需旋转两次并获取数据，即可即可实现以固定推动方向推动圆光栅，使得圆光栅的中心与编码器主轴的中心同心，计算简便并且效率高。
在一个实施例中，基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，包括：
基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值进行插值处理或拟合处理，获得角度参数与参考距离参数之间的映射关系；
基于映射关系确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值。
其中，至少两对旋转角度值与对应的参考距离值中包含参考距离最值和对应的旋转角度值。
可选地，终端设备可通过电机控制编码器主轴进行多次旋转，并且各次的旋转角度可不做限制，总的旋转角度可大于或等于360度。旋转的次数可根据需求配置。具体可以大于5次，并且旋转次数越多，所获得的映射关系越精确。映射关系是指旋转角度集和参考距离集之间的对应关系。映射关系可以是一种离散点的对应关系，还可以是函数关系式等。
具体地，编码器主轴各次旋转后可获得编码器主轴的旋转角度和对应的参考距离，经过多次旋转后，则基于此进行插值或者拟合处理，可获得多次旋转下编码器主轴的旋转角度与参考距离之间的映射关系。
如图5所示，为一个实施例中角度参数与参考距离参数之间的函数关系示意图。图5表示一个周期。在进行圆光栅偏心识别及调整时，控制器控制伺服电机通过联轴器带动编码器主轴旋转，单次旋转指定角度Δθ，同时工业相机配显微镜对圆光栅边缘进行放大并拍摄，光学识别系统对拍摄信号进行图像处理，得到圆光栅边缘水平切线M到编码器主轴的旋转中心A的距离D；在编码器主轴旋转一周的期间内，工业相机配显微镜对圆光栅边缘按上述方式，以指定的角度增量(旋转角度值)Δθ拍摄规定的次数(如5次)；特别地，在工业相机进行第一次拍摄时，圆光栅与编码器主轴处于一任意角度，设为初始角度值θ1。
由图5可得知，在编码器主轴旋转的期间内，可得到一系列角度值θ1、θ1+Δθ、θ1+2Δθ等，及各角度所对应的圆光栅的参考边缘到主编码器主轴旋转中心点A的距离D1、D2、D3等。终端设备将这些数据进行拟合，便可得到与光学识别圆光栅的参考边缘水平切线M垂直方向上，圆光栅相对编码器主轴的映射函数，即图2所示函数：D＝R+dcosθ。那么基于参考距离最大值R+d或者参考距离最小值R-d，可得到圆光栅与编码器主轴的偏心距离d。或者，通过对数据进行插值或者拟合处理，可直接得到函数关系的表达式，从中获取d值即可得到偏心距离值。还可以获得参考距离最值所对应的角度值θ’。
本实施例中，基于至少两对旋转角度值与对应的参考距离值进行插值或者拟合处理，获得角度参数与参考距离参数之间的映射关系，并基于此确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，即可实现以固定推动方向推动圆光栅，使得圆光栅的中心与编码器主轴的中心同心，计算简便并且效率高。
在一个实施例中，确定旋转角度值对应的参考距离值，包括：获取各旋转状态对应的圆光栅图像；检测圆光栅图像中圆光栅的参考边缘，拟合得到参考边缘的参考边缘切线；基于圆光栅图像确定参考边缘切线与参考点之间的参考距离值。
其中，圆光栅图像中可以包含圆光栅的全部，也可以包含圆光栅的一部分。圆光栅图像中包括圆光栅的参考边缘和参考点。参考边缘可以是圆光栅上的任意边缘，仅需与预设推动方向垂直即可。
具体地，终端设备通过连接的相机结合显微镜拍摄各旋转状态下的圆光栅图像，获得各旋转状态对应的圆光栅图像。基于边缘检测算法，检测圆光栅图像中圆光栅的参考边缘，并拟合得到参考边缘的参考边缘切线。终端设备将在圆光栅图像中所获得的参考边缘切线与参考点之间的参考距离值，转换为在实际场景中参考边缘切线与参考点之间的参考距离值。
本实施例中，通过圆光栅图像中圆光栅的参考边缘，拟合得到参考边缘的参考边缘切线，基于圆光栅图像确定参考边缘切线与参考点之间的参考距离值，通过图像则可不触碰编码器主轴和圆光栅，不影响二者的位置摆放，从而提高了圆光栅偏心调整的精度。
在一个实施例中，参考边缘切线与预设推动方向垂直；推动光栅移动偏心距离，包括：沿着预设推动方向推动光栅移动偏心距离。
其中，预设推动方向根据需求设定，并可预先固定在圆光栅偏心调整装置上。可基于预设推动方向确定参考边缘切线。预设推动方向与参考边缘切线垂直。并且预设推动方向与预设方向相同。
具体地，如图6所示，为另一个实施例中编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处的示意图。编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处推动点C、编码器主轴的中心A、圆光栅的中心B’三者在同一直线上，此时推杆7推动圆光栅移动偏心距离值d即可使得A和B’重合。可以理解的是，参考边缘切线若为M1，图6则获得参考距离最小值；参考边缘切线若为M2，图6则获得参考距离最大值。因此仅需参考边缘切线与推杆7的推动方向垂直即可。可以理解的是，预设方向上的距离中的预设方向即与预设推动方向相同。
本实施例中，在固定预设推动方向时，不需要调整推动的方向即可实现编码器主轴和圆光栅同心，降低装置安装难度，并且提高圆光栅偏心调整效率。
在一个实施例中，确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值，包括：
确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值和编码器主轴的初始角度值；
将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处，包括：
确定参考距离最值所对应的角度值和初始角度值之间的相对角度值；
将编码器主轴从初始角度值处旋转相对角度值，至参考距离最值所对应的角度处。
其中，初始角度值是指相对于处于参考距离最值的角度处时的角度值。如图2，当圆心B在圆心A正下方时，角度值则为0；圆心A与圆心B的直线与预设方向的夹角即为初始角度值。参考距离对应的角度值存储在终端设备中。初始角度值是所获取的第一对旋转角度值和对应的参考距离值所对应的角度值。
具体地，通过将旋转角度值和对应的参考距离值分别代入预设映射关系的方式，能够直接计算出编码器主轴的初始角度值。通过插值或者拟合映射关系的方式，也能够将初始角度值对应的参考距离值代入映射关系中确定编码器主轴的初始角度值。
基于对映射关系的分析，参考距离最值出现在0°或者180°处，初始角度值已经获得，因此二者之间的差值即为相对角度值。终端设备控制电机从该初始角度值处旋转相对角度值，即可旋转至参考距离最值所对应的角度处。例如，初始角度值为30°，参考距离最值对应的角度为0°，相对角度值为30度。那么电机从30°处旋转30度至0°的位置，即可达到参考距离最值所对应的角度处。
本实施例中，通过确定初始角度值，将编码器主轴从初始角度值处旋转相对角度值，则可旋转至参考距离最值所对应的角度，从而使得推动点、编码器主轴的中心点、圆光栅的中心点均在同一条直线上，计算方便快捷。
在一个实施例中，在将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动光栅移动偏心距离值之后，该圆光栅偏心调整方法还包括：
控制编码器主轴旋转任意旋转角度值，确定旋转后的参考距离值；
基于任意旋转角度值和对应的旋转后的参考距离值，以及映射关系，确定偏心距离检测值；
当偏心距离检测值在预设偏心范围内时，确定编码器主轴和圆光栅同心；
当偏心距离检测值未在预设偏心范围内时，将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度后，推动圆光栅移动偏心距离检测值。
其中，偏心距离检测值用于检测编码器主轴的中心点与圆光栅同心点的同心度。
具体地，在推动圆光栅移动偏心距离值之后，需要对圆光栅和编码器主轴的同心度进行检测。终端设备通过电机控制编码器主轴旋转任意旋转角度值并确定旋转后的参考距离值，即获得一对Δθ和D。由于编码器主轴在参考距离最值所对应的角度处，即可在0°或者180°处，此时0°或者180°可作为初始角度值，在映射关系D＝R+dcosθ中，仅有d一个未知数，那么通过将任意旋转角度值和对应的旋转后的参考距离值输入映射关系，则可确定偏心距离检测值。例如，任意旋转角度值为20°，编码器主轴处于0°的位置，R＝5，参考距离值为5.001，代入D＝R+dcosθ则有：
5.001＝5+dcos(0°+20°)
即可求解出偏心距离检测值。
预设偏心范围可根据需求设定。由于本申请各实施例中各步骤均精度较高，因此将偏心距离检测值设在2um(微米)内。当偏心距离检测值在预设偏心范围内时，终端设备确定编码器主轴和圆光栅同心，至此圆光栅偏心调整完成。当偏心距离检测值未在预设偏心范围内时，终端设备将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度后，推动圆光栅移动偏心距离检测值，即可使得编码器主轴和圆光栅同心。
本实施例中，在一般情况下仅需推动一次圆光栅即可使得编码器主轴和圆光栅同轴，然而难免出现一些误差，那么通过在推动后再检测一次偏心距离检测值，当偏心距离检测值未在预设偏心范围内时，则转回原位，再次推动圆光栅，并且移动距离为该偏心距离检测值，大大提高了圆光栅的安装精度。
在一个实施例中，结合图1所示的圆光栅偏心调整装置进行说明。将圆光栅及编码器主轴固定于支撑架上，工业相机配显微镜对圆光栅的边缘进行放大并拍摄，通过边缘检测算法，识别出圆光栅边缘并拟合出参考边缘切线。伺服电机通过联轴器带动编码器主轴旋转。在编码器主轴旋转期间内，工业相机配显微镜对圆光栅边缘，以规定的角度增量拍摄规定的次数，并分别得到圆光栅边缘水平切线到主轴旋转中心的参考距离。根据拍摄所得到的数据，确定圆光栅相对于编码器主轴的偏移距离函数(即角度参数与参考距离参数之间的映射关系)，从而得到圆光栅与编码器主轴的偏心距离值。将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应角度处，控制直线电机将圆光栅推动一段位移，该位移值为上述得到圆光栅与编码器主轴的偏心距离值，直到圆光栅安装同心度达到指定值以下。因此，在编码器的装配中，圆光栅的安装效率大幅提升，同时可以很好地保证圆光栅及编码器主轴的安装同心度。
在一个实施例中，一种圆光栅偏心调整方法，应用于圆光栅偏心调整装置，圆光栅偏心调整装置包括圆光栅和编码器主轴，圆光栅放置在编码器主轴上，编码器主轴旋转能带动圆光栅旋转，包括：
步骤(a1)，对于编码器主轴的至少两个旋转状态下的各旋转状态，获取编码器主轴的旋转角度值。
步骤(a2)，获取各旋转状态对应的圆光栅图像。
步骤(a3)，检测圆光栅图像中圆光栅的参考边缘，拟合得到参考边缘的参考边缘切线。
步骤(a4)，基于圆光栅图像确定参考边缘切线与参考点之间的参考距离值，获得至少两对旋转角度值与对应的参考距离值；参考距离值表示参考点与圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离；参考边缘切线与预设推动方向垂直。
步骤(a5)，当参考点为编码器的中心点时，获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系。预设映射关系中包括偏心距离参数。
步骤(a6)，将至少两对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值和编码器主轴的初始角度值。
步骤(a7)，当参考点为任意点时，获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系。预设映射关系中包括偏心距离参数和任意点到编码器主轴的中心点的距离参数。
步骤(a8)，将至少三对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入预设映射关系，求解确定圆光栅偏离编码器主轴的偏心距离值和编码器主轴的初始角度值。
步骤(a9)，确定参考距离最值所对应的角度值和初始角度值之间的相对角度值。
步骤(a10)，将编码器主轴从初始角度值处旋转相对角度值后，沿着预设推动方向推动光栅移动偏心距离值，以使编码器主轴与圆光栅同心。
步骤(a11)，控制编码器主轴旋转任意旋转角度值，确定旋转后的参考距离值。
步骤(a12)，基于任意旋转角度值和对应的旋转后的参考距离值，以及映射关系，确定偏心距离检测值。
步骤(a13)，当偏心距离检测值在预设偏心范围内时，确定编码器主轴和圆光栅同心。
步骤(a14)，当偏心距离检测值未在预设偏心范围内时，将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度后，推动圆光栅移动偏心距离检测值。
本实施例中，通过将编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度后，推动圆光栅移动偏心距离值，使得在编码器装配中，圆光栅的安装效率大幅提升，同时可以很好地保证圆光栅及主轴的安装同心度。
应该理解的是，虽然上述图3的流程图中各个步骤按照箭头的指示依次显示，步骤(a1)至步骤(a14)中的各个步骤按照标号指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头或者数字指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图3中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在一个实施例中，提供了一种圆光栅偏心调整装置，该装置包括圆光栅和编码器主轴和终端设备，圆光栅放置在编码器主轴上，编码器主轴旋转能带动圆光栅旋转；终端设备用于执行上述各方法实施例的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述各方法实施例的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。终端设备的处理器从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得终端设备执行上述各方法实施例中的步骤。
在一个实施例中，提供了一种终端设备，其内部结构图可以如图7所示。该终端设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该终端设备的处理器用于提供计算和控制能力。该终端设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该终端设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种圆光栅偏心调整方法。该终端设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该终端设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是终端设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图7中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的终端设备的限定，具体的终端设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例中流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用地对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory,SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory,DRAM)等。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种圆光栅偏心调整方法，其特征在于，应用于圆光栅偏心调整装置，所述圆光栅偏心调整装置包括圆光栅和编码器主轴，所述圆光栅放置在所述编码器主轴上，所述编码器主轴旋转能带动所述圆光栅旋转；所述方法包括：
对于所述编码器主轴的至少两个旋转状态下的各旋转状态，确定所述编码器主轴的旋转角度值与所述旋转角度值对应的参考距离值，获得至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值；所述参考距离值表示参考点与所述圆光栅的参考边缘在预设方向上的距离；
基于所述至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值；
将所述编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动所述圆光栅移动所述偏心距离值，以使所述编码器主轴与所述圆光栅同心。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考点为所述编码器主轴的中心点；
所述基于所述至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值，包括：
获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系；所述预设映射关系中包括偏心距离参数；
将所述至少两对中各对旋转角度值与对应的参考距离值分别代入所述预设映射关系，求解确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考点为任意点；
所述基于所述至少两对所述旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值，包括：
获取角度参数和参考距离参数之间的预设映射关系；所述预设映射关系中包括偏心距离参数和所述任意点到所述编码器主轴的中心点的距离参数；
将至少三对中各对所述旋转角度值与对应的参考距离值分别代入所述预设映射关系，求解确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述至少两对旋转角度值与对应的参考距离值，以及角度参数与参考距离参数之间的映射关系，确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值，包括：
基于所述至少两对旋转角度值与对应的参考距离值进行插值处理或拟合处理，获得角度参数与参考距离参数之间的映射关系；
基于所述映射关系确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述旋转角度值对应的参考距离值，包括：
获取各所述旋转状态对应的圆光栅图像；
检测所述圆光栅图像中所述圆光栅的参考边缘，拟合得到所述参考边缘的参考边缘切线；
基于所述圆光栅图像确定所述参考边缘切线与所述参考点之间的参考距离值。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述参考边缘切线与预设推动方向垂直；
所述推动所述圆光栅移动所述偏心距离值，包括：
沿着所述预设推动方向推动所述圆光栅移动所述偏心距离值。
7.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，所述确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值，包括：
确定所述圆光栅偏离所述编码器主轴的偏心距离值和所述编码器主轴的初始角度值；
所述将所述编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处，包括：
确定所述参考距离最值所对应的角度值和所述初始角度值之间的相对角度值；
将所述编码器主轴从所述初始角度值处旋转所述相对角度值，至所述参考距离最值所对应的角度处。
8.根据权利要求1至6任一项所述的方法，其特征在于，在所述将所述编码器主轴旋转至参考距离最值所对应的角度处后，推动所述圆光栅移动所述偏心距离值之后，所述方法还包括：
控制所述编码器主轴旋转任意旋转角度值，确定旋转后的参考距离值；
基于所述任意旋转角度值和对应的所述旋转后的参考距离值，以及所述映射关系，确定偏心距离检测值；
当所述偏心距离检测值在预设偏心范围内时，确定所述编码器主轴和所述圆光栅同心；
当所述偏心距离检测值未在所述预设偏心范围内时，将所述编码器主轴旋转至所述参考距离最值所对应的角度后，推动所述圆光栅移动所述偏心距离检测值。
9.一种圆光栅偏心调整装置，其特征在于，所述装置包括圆光栅和编码器主轴和终端设备，所述圆光栅放置在所述编码器主轴上，所述编码器主轴旋转能带动所述圆光栅旋转；所述终端设备用于执行权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311112582.8A CN117249847A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311112582.8A CN117249847A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117249847A true CN117249847A (zh) | 2023-12-19 |
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ID=89127215
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311112582.8A Pending CN117249847A (zh) | 2023-08-29 | 2023-08-29 | 圆光栅偏心调整方法、装置和计算机可读存储介质 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117249847A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117990149A (zh) * | 2024-04-07 | 2024-05-07 | 长春理工大学 | 一种圆光栅z轴偏移量的检测方法 |
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2023
- 2023-08-29 CN CN202311112582.8A patent/CN117249847A/zh active Pending
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