[发明专利]利用时栅位移传感器实现数控转台角位移预测测量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种位移传感器预测测量的新方法，可将以时栅为代表的定时采样位移传感器用于数控转台等数控分度类功能部件全闭环位置反馈。

背景技术

时栅传感器是一种新发明的位移传感器，利用时间测量空间位置，属静态绝对式测量传感器。基于静态测量原理设计的时栅，由于测量周期(即采样周期)的存在，在某段时间内会存在测量盲区，无新测量结果输出。而数控系统在进行全闭环伺服控制时，采用硬件定时中断方式采样位置反馈信息，时栅和数控系统定时周期不一致，并且时栅和数控系统分别采用各自独立的时钟系统，两套时钟系统也不同步。因此，目前时栅无法应用于动态连续位置反馈。

发明内容

为了将时栅用于数控转台等数控分度类功能部件全闭环位置反馈，实现高精度位置伺服控制，本发明提供一种利用时栅位移传感器实现数控转台角位移预测测量的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：在时栅和数控(CNC)系统之间增加一个智能接口单元，智能接口单元的输入为时栅测量的绝对角度值，输出为能与通用数控系统接口的增量式脉冲信号，该智能接口单元根据时栅当前和过去的一些离散的绝对角度测量值，对未来一段时间内时栅的角位移值进行预测，然后按时间序列生成代表预测角位移值的增量式连续脉冲信号，并根据当前的实际测量角度值修正前一时间段的预测误差值，实现数控转台角位移的预测测量。

具体实现过程如下：

①时栅每隔时间T采样一次得到数控转台当前的绝对角度值，假设时栅在T_n-1时刻采样得到一个实际测量角度值θ_n-1(绝对角度值)，如图1所示。利用自回归模型对前面N个时刻的时栅实际测量角度值进行建模，得到从T_n-1时刻至T_n时刻数控转台的最优线性预测角位移值，并对上一个测量周期内(从T_n-2时刻至T_n-1时刻)的预测误差值进行修正，预测与修正算法表达式为：

其中，为从T_n-1时刻到t_i时刻的预测角位移值(增量值)，如图2所示；θ_k代表T_k时刻的时栅实际测量角度值(绝对角度值)；是惯性系数，要求满足条件和为T_n-1时刻的预测角度值(绝对角度值)，其计算表达式为：

(θ_n-1′-θ_n-1)代表T_n-1时刻的预测误差值即预测角度值与实际测量角度值之差；Δt_i＝t_i-T_n-1(0<Δt_i≤T)。

②根据式(1)计算得到的预测角位移值，智能接口单元内部采用晶体振荡器为时钟基准，按时间序列在下一个测量周期内(从T_n-1时刻至T_n时刻)均匀地发出代表角位移Δθ_i′的增量式脉冲信号，脉冲当量为1角秒/脉冲。

时栅、智能接口和CNC系统按上述过程循环工作，构成全闭环位置伺服系统。预测与修正方法示意图如图3所示。

本技术方案可总结为：根据离散测量值，按时间序列生成连续空间位置信号，并实时修正。

本发明的有益效果是，通过设计一个智能接口，利用软件对未来一段时间的位移量进行预测，预测值以增量脉冲信号形式输出，可以将时栅用于数控转台等数控分度类功能部件全闭环位置反馈，所需硬件较少，功能主要由软件实现。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的技术方案工作示意图。

图2是时栅位置反馈工作时序图。

图3是预测与修正方法示意框图。

图4是本发明的一种具体实现方式的结构框图。

图5是ARM处理器中断服务程序流程图。

具体实施方式

以下结合具体的硬件和软件说明本发明方法的实现：