[发明专利]一种基于旋转编码器的位置测量系统和测量方法

说明书

一种基于旋转编码器的位置测量系统和测量方法，属于测量技术领域。是由数据采集装置、连接适配器、数控装置和计算机终端组成的。该测量装置以两个旋转编码器为主要测量器件，通过将两个旋转编码器确定安装间距以形成一个测量装置进行测量，通过数据采集卡和计算机终端实时获得两个旋转编码器的旋转角度，通过三角形定理计算出数控装置末端执行器的相对坐标，实现数控装置在固定平面内运动时的实时位置测量，且使用时，对数据采集装置的摆放位置没有严格要求，使得测量过程操作方便，采用高精度的旋转编码器作为测量器件，测量的数据精度较高，具有保护的外壳体，有效防止了灰尘、油污等环境因素对测量器件的影响，使用寿命长。

技术领域

本发明涉及一种基于旋转编码器的位置测量系统和测量方法，具体地说是一种机器人、机床等机械装备末端位置实时测量系统和测量方法，属于测量技术领域。

背景技术

随着科技的发展，对机械设备在运动时的准确定位、速度和加速度的大小有严格的要求，在实际工程中，经常需要实时测量装备末端或执行端的位置、速度和加速度，以提高设备的运动及加工精度。目前主要的测量方法包括：激光跟踪仪、多激光位移测量法和摄像跟踪等方法。激光跟踪仪的成本高，易用性差，而包括多激光位移测量法在内的其他方法存在着易受空间限制，现场实用性差，实现难度大等问题。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种基于旋转编码器的位置测量系统和测量方法，是一种基于双旋转编码器和拉线盒的实时测量系统和测量方法，具有成本低，使用方便等特点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于旋转编码器的位置测量系统，是由数据采集装置、连接适配器、数控装置和计算机终端组成的，所述的连接适配器固定到所述的数控装置的末端执行器的适当位置，所述的数据采集装置的两个拉线端子连接到所述的连接适配器上，所述的数据采集装置通过数据线与计算机终端连接。

所述的数据采集装置是由装置基座、位置反馈仪和数据采集卡组成的，所述的位置反馈仪是由外壳体、拉线端子、编码器固定座、旋转编码器、拉线盒、定滑轮、动滑轮和动滑轮支架组成的，所述的编码器固定座的下端固定在所述的装置基座上，所述的旋转编码器固定到所述的编码器固定座上，所述的拉线盒固定到所述的编码器固定座的适当位置，所述的定滑轮固定到所述的编码器固定座的下端面，所述的动滑轮支架通过联轴器与所述的旋转编码器连接，使得所述的动滑轮支架可以绕着所述的旋转编码器的转轴旋转，所述的数据采集卡固定到所述的装置基座的适当位置。

所述的动滑轮的轮槽中心开有一个与拉线盒的拉线的直径相当的环形槽，使得拉线能够嵌入到槽内。

所述的位置反馈仪有两个，以一个确定的间距分别固定到所述的装置基座上。

一种基于旋转编码器的位置测量方法，具体步骤如下：

a.将数据采集装置放置在数控装置周围不影响其工作的合理位置处，检测拉线是否正常，拉线是否嵌入到动滑轮的环形槽中；

b.将连接适配器固定到数控装置的末端执行器上的合理位置处，将两个拉线盒的拉线端子与连接适配器连接，通过数据线将数据采集装置与计算机终端连接；

c.操控数控装置运动到同一平面内的两个确定的位置，分别测得在数控装置基坐标系下这两个固定位置的坐标值，同时通过数据采集装置将在这两个位置处的旋转编码器的数据发送到计算机终端；

d.两个位置反馈仪的旋转编码器转轴中心之间的距离在装配时已经测得，通过计算机终端处理两个旋转编码器的数据可以得到相应的旋转角度，即由两个位置反馈仪的旋转编码器转轴中心和连接适配器与拉线端子的连接点所组成的三角形的两个角和两角的夹边已经确定；

e.通过三角形定理计算出上述两个固定位置在数据采集装置确定的坐标系下的坐标值；