[发明专利]一种位置全闭环的多轴同步测控方法

说明书

本发明公开了一种位置全闭环的多轴同步测控方法，PC发出控制指令通过运动控制器解析处理后传输给多个伺服驱动器，驱动器控制电机运动从而控制工作台运动，位置检测/同步装置接收各个轴上光栅尺信号，并产生触发信号给位移传感器，采集当前位置的零件表面高度数据；通过位置检测/同步装置同时采集多路光栅尺的位置信息，以当前运动最快轴的光栅尺反馈信号作为同步基准信号，触发位移传感器工作，以达到同步被测零件的高度信号与在工作台上的位置信号一致。本发明以光栅尺为工作台的实时位置测量工具，位移传感器为表面高度测量工具，具有测量精度高的优点。其它具有该功能的检测装置亦适用本方法。

技术领域

本发明属于工业测控的同步测控技术领域，更具体地，涉及一种位置全闭环的多轴同步测控方法。

背景技术

小型零件精密测量，一般是将被测零件置于运动的测控工作台上(X/Y轴)，位移传感器垂直安装于工作台上方(平行Z轴)，被测零件随工作台运动，测控平台在运动过程中通过位移传感器不断采集被测零件当前位置表面高度数据，然后将采集到的测控平台位置数据与零件表面高度数据通过3D重构的方式还原整个被测零件表面模型。

当前，这种测量方式中，位置数据是采集测控平台伺服电机上的编码器信号，然后通过计算得到测控平台的位置，这样的位置数据包含了运动轴存在的传动误差及位置跟踪误差；另外，位移传感器高度信息和测控平台的位置信息缺乏一个在时间上的严格同步关系。这样，由于零件表面的高度信息和平台位置信息不匹配，导致在零件3D重构后存在比较大的误差，不能满足精密测量的要求。

发明内容

本发明公开了一种位置全闭环的多轴同步测控方法，该方法以PC发出控制指令通过运动控制器解析处理后传输给多个伺服驱动器，驱动器控制电机运动从而控制工作台运动，位置检测/同步装置接收各个轴上光栅尺信号，并产生触发信号给位移传感器，采集当前位置的零件表面高度数据；为了保证光栅尺的位置信号与位移传感器的表面高度数据之间的同步关系，通过位置检测/同步装置同时采集多路光栅尺的位置信息，以当前运动最快轴的光栅尺反馈信号作为同步基准信号，触发位移传感器工作，以达到同步被测零件的高度信号与在工作台上的位置信号一致，使测量误差最小。

本发明的技术方案是：位置全闭环的多轴同步测控方法，包括如下步骤：

S1：构建多轴测控系统，包括数个伺服驱动器及伺服电机控制测控平台运动，多轴测控平台每个轴上安装光栅尺，Z轴上装有位移传感器，位移传感器接收到位置检测/同步装置的触发信号时时采集零件当前位置的表面高度数据；

S2：测控平台运动，PC发出控制指令通过运动控制器解析处理后传输给多个伺服驱动器，控制伺服电机从而控制测控平台运动；

S3：位置检测/同步装置同时采集多路光栅尺的位置信息，计算得到当前多个工作轴中运动最快的轴作为同步基准信号；

S4：根据采样周期对同步基准信号进行N倍分频，用于设定数据采集的密度，N越大，数据密度越低；N满足公式：

其中，T_s为采样周期，T_i为同步基准信号周期，T_x，T_y，T_z，...，T_n分别为各光栅尺反馈的位置信号周期。

S5：位置检测/同步装置选择的最快轴的光栅尺脉冲信号经N倍分频后作为触发脉冲，触发位移传感器采集表面高度数据；从而可以保证光栅尺的位置数据与位移传感器的表面高度数据的同步采集；为了提高数据的同步性，采用S4中的N分频同步基准信号来触发位移传感器，假设当前运动最快轴为x轴，同步结果的综合误差如公式：

其中，T＝N*T_x。