[发明专利]变速运动中光栅动态测量延时误差补偿方法

说明书

本发明公开了一种在变速运动过程中光栅动态测量延时误差的补偿方法。本发明包括以下步骤：离线标定光栅莫尔信号经过硬件电路所耗时间；计算光栅莫尔信号软件算法处理时间；实时计算光栅测量值对时间的n阶微分量；通过泰勒模型量化光栅变速运动过程中的延时误差；输出延时误差补偿后的光栅动态测量值。本发明使用光栅测量值的多阶微分表征光栅在变速运动过程中信号因延时造成的动态测量误差，提出能够满足变速、变加速等复杂运动工况下的延时误差补偿方法，以提升光栅动态测量精度。

技术领域

本发明涉及光栅动态测量领域，特别是涉及一种变速运动过程中光栅动态测量延时误差补偿方法。

背景技术

光栅测量技术一直是测量领域中的重要组成部分。不同于传统的静态测量，动态测量的特性决定了其精度评定和量值处理方法的复杂性。随着技术的发展和实际应用要求的提高，对实时获取光栅动态测量值的要求也越来越高。

光栅动态测量与静态测量最本质的区别体现在动态测量输出值需要与时间呈一一对应的关系。但是在动态测量中，由于信号处理等原因会向测量信号引入延时，造成测量输出值不能实时表征真实值。这种因信号处理延时造成的动态测量误差被称之为延时误差。

目前国内关于动态测量中延时误差的补偿技术仍不完善，对动态测量的研究大多局限在匀速运动工况。发明专利《动态测角系统测量精度的标定方法》(专利申请号201310474101.8)中将转台角速率和测角系统延时乘积造成的误差称为“速率引入误差”，并认为其是动态测量误差的主要来源。但在实际测量中难以保证光栅长时间作匀速运动，在变速、变加速等复杂运动工况下，“速率引入误差”不能表征延时误差中的。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种变速运动中光栅动态测量延时误差补偿方法。

本发明包括以下步骤：

a.离线标定光栅莫尔信号经过硬件电路所耗时间τ₁。

b.分析计算光栅莫尔信号软件算法处理信号时间τ₂。

c.实时计算光栅测量值P_m(t)对时间的多阶微分量P_m⁽ⁿ⁾(t)。

d.通过泰勒模型量化光栅变速运动下的延时误差

e.输出延时误差补偿后的光栅动态测量值P(t)＝P_m(t)+ΔP(t)。

本发明的有益效果是：建立了一种更符合实际工况的光栅变速运动过程中延时误差补偿模型，以补偿光栅动态测量时因信号处理时间等因素造成的测量延时误差，保证了光栅在任意运动状态下的动态测量精度。

附图说明

图1-1是圆光栅动态测角过程中因信号处理时间等因素造成的延时误差示意图。

图1-2是直线光栅动态测距过程中因信号处理时间等因素造成的延时误差示意图。

图2是光栅变速运动时，测量值P_m(t)与补偿后动态测量值P(t)对应关系示意图。

图3是光栅变速运动时，不同运动状态下延时误差ΔP(t)大小示意图。

图4是光栅动态测量变速运动下延时误差补偿流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。