[发明专利]一种圆光栅电子同轴调试方法

说明书

本发明公开了一种圆光栅电子同轴调试方法。本发明所述的方法是：将两个光栅读数头对径安装到光栅测角系统中，以对径读数头方向为x轴建立坐标系，R为转台回转中心，O为圆光栅中心，矢量对应圆光栅偏心；旋转圆光栅并采集对径读数头输出的两路差分莫尔信号；解算莫尔信号单周期内相位θ₁、θ₂以及莫尔信号整周期数N₁、N₂；将对径读数头输出莫尔信号相位做差，得到实时相位差旋转转台一周并记录相位差最大值和最小值是否满足电子同轴判断条件，满足则完成电子同轴调试，否则继续旋转转台，并进行对应方向同轴调整，直至满足电子同轴判断条件，完成调试。本发明相比传统方法可以更加直观、方便、快速地完成光栅测角系统同轴安装调试。

技术领域

本发明涉及角度测量领域，特别是涉及一种圆光栅测角系统在同轴安装时圆光栅电子同轴调试方法。

背景技术

圆光栅测角系统因为测角精度高、测角分辨力高、响应速度快等优点被广泛应用于关节式坐标测量机、机器人、高精度转台等领域。圆光栅的同轴安装作为圆光栅测角系统搭建的首要环节，圆光栅同轴安装的优劣程度直接影响圆光栅测角系统的测角结果。圆光栅电子同轴调试作为圆光栅同轴安装最重要的步骤，直接决定圆光栅同轴安装的优劣程度，故设计一种圆光栅电子同轴调试方法对圆光栅测角系统稳定工作具有重要意义。

圆光栅同轴安装的过程就是监测光栅测角系统圆光栅偏心参数和调整圆光栅位置尽可能减小圆光栅偏心参数的过程。目前国内外对于圆光栅测角系统同轴安装质量的评估，通常是获取对径安装的光栅读数头输出信号的相位差，利用信号相位差与圆光栅偏心参数之间的关系式得到圆光栅此时偏心参数。例如论文《基准圆光栅偏心检测及测角误差补偿》(doi:10.3788/OPE.20122011.2479)、专利《干涉式高密度圆光栅偏心检测方法》(专利申请号：201110450933.7)结合圆光栅测角系统工作原理，建立了对径安装的光栅读数头输出信号的相位差与圆光栅偏心参数数学模型，使用李萨如图表征对径安装的光栅读数头输出信号的相位差，通过李萨如图结合数学模型得到当前圆光栅偏心参数，从而评估圆光栅测角系统安装质量。李萨如图只能表征180°范围内的相位差，监测大于180°的相位差具有局限性，该方法中通过记录李萨如图变化的循环次数获取相位差中的整周期数，增大了工作量，并且当相位差较大、李萨如图变化频率较快时，读数头输出信号相位差获取难度较大。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本发明旨在提供一种圆光栅电子同轴调试方法，解决圆光栅同轴调试过程中使用李萨如图获取对径读数头输出信号相位差操作难度大、易引入计数误差的问题。

本发明所采用的技术方案是：一种圆光栅电子同轴调试方法包括以下步骤：

a.将两个光栅读数头对径安装到光栅测角系统的圆光栅中，以对径光栅读数头方向为x轴建立坐标系，R为光栅测角系统的回转中心，O为圆光栅中心，矢量对应圆光栅偏心；

b.旋转圆光栅并采集两个对径光栅读数头输出的差分莫尔信号A₁sin(2πN₁+θ₁)、A₁cos(2πN₁+θ₁)、A₂sin(2πN₂+θ₂)、A₂cos(2πN₂+θ₂)，其中A₁，A₂为莫尔信号幅值；θ₁，θ₂是莫尔信号单周期内相位；N₁，N₂是莫尔信号整周期数；

c.解算莫尔信号单周期内相位θ₁，θ₂，同时计数莫尔信号整周期数N₁，N₂；

d.将两个对径光栅读数头输出的莫尔信号相位做差，得到实时相位差