正余弦编码器细分算法误差分析及补偿
三坐标测量时的余弦误差分析

三坐标测量时的余弦误差分析摘要:三坐标测量机是一种十分常见的测量仪器,在航空航天、船舶、汽车制造等行业的实际测量工作中具有广泛的应用。
三坐标测量机以其高精度以及快速的数据处理能力能够快速准确地评价产品尺寸和几何公差,快速准确的实现对产品表面质量的评价判断。
三坐标测量机是通过红宝石测球采集元素点,利用测球的半径补偿而得到测量点坐标的位置。
在利用三坐标测量机测量零件时,三坐标测量软件在自动补偿的过程中会出现测球半径补偿误差。
本文通过对产生余弦误差的原因进行分析,采取正确的测量方法,尽量减小余弦误差,提高测量精度。
关键词:三坐标测量机;余弦误差;引言三坐标测量机在制造业中使用广泛,用于对产品的尺寸及其几何公差进行测量,因其测量精度高、测量速度快,在实际应用中常用于测量长度、直径、角度、孔的位置度、轮廓度等特性,对于叶轮、叶片等复杂三维曲面的产品也能够使用三坐标完成高效率的检测。
但在实际测量过程中,存在着余弦误差影响测量的准确性,它随着测球直径、测头行进方向、被测表面的角度等不断变化,在手动采点测量模式下受人为影响较大,是测量过程中不可忽略的误差,因此,如何减小并规避余弦误差是值的研究并在测量过程中注意的问题。
1.三坐标测量机概述三坐标测量机属于三维测量技术,其测量原理是通过测出零件表面点位于空间三维坐标系的位置,将这些点的坐标值经过计算机数据处理,拟合形成所测量的元素,再经过最小二乘法、最大内切法、最小外接法等数学方式计算得出被测元素尺寸值的一种测量方法。
三坐标测量机属于接触式测量,以红宝石测球触测被测表面,是目前应用最为广泛的测量方式,但是其测量部位需要直接与测球接触,因此当测量部位过深、过于狭窄等不易触测部位时就难以实现测量,因此有一定的局限性,但只要是测球能够直接触碰的部位,基本都能够实现分析测量。
目前出现了新型的复合式三坐标,是将接触式测量与非接触式测量结合在一起,在传统的以测针接触被测表面的接触式测量基础上,增加了光学测头等非接触式测量部件,使得三坐标的测量范围进一步加大,使用性能进一步加强,是测量机今后发展的主要趋势。
误差的分离与补偿

误差的分离与补偿一、误差的分离误差分离是指从所测信号中分离并去除由测量系统引入的影响测量精度的信号分量,从而得到所要测量的准确信号。
常见的基本的误差分离方法有以下四种:1、反向法反向法是将被测件进行两次安装与测量,两次安装测量的位置关系刚好相反。
反向法是一种完全的误差分离方法,能简单。
但是,反向法要求系统的重复性好,所要求的相位。
达到很高的分离精度,并且需要的实验设备并且要转测头和标准球,转后不易保证对准。
2、三点法多点法最常见的是三点法。
图2.3为其测量原理图图1三点测量法的原理图三点法适应于动态回转误差的测量但是需要同时使用三个传感器,对硬件要求高,而且三个传感器需要互成一定的角度进行安装,对安装提出了很高要求,几乎很少被使用。
3、多步法多步法又叫全周等角多步转位法。
如图2.4所示,固定一个传感器在被测球的一个位置,然后旋转标准球,使其匀速转动,传感器整周均匀的采集数据,每个数据包括主轴的回转误差和标准球的圆度误差。
图2.3 多步法测量的原理图多步法的优点是只使用一个传感器,因此不需要保证几个传感器安装的相对位置;缺点是需要工件多次转位安装,各组数据测量也是不连续的,因此它更加需要主轴具有良好的重复性和系统状态的一致性。
2.4 数理统计法数理统计法是基于多步法提出的误差分离方法。
采用先行消除数量级较小的主轴回转误差,得到误差相当小、精确度相当高的主轴圆度误差,再用传感器采集数据减去高精确度的主轴圆度误差从而得到主轴的回转误差。
图2.4 数理统计法的测量原理图二、误差补偿随着科学技术的发展,在工业的各个行业对机器精度的要求都越来越高,从而对机器的零件等的要求也越来越高。
随着数控设备的普及应用,提高各种数控机床的精度成为必然趋势。
提高机床的精度有两种方法:一种是通过提高零件的设计、制造和装备水平来消除可能的误差源,称为误差防止法,该方法的一方面主要受到加工母机精度的制约,另一方面零件质量的提高导致加工成本的膨胀,致使该方法的使用受到一定限制。
绝对式编码器输出信号的误差自动补偿

绝对式编码器输出信号的误差自动补偿王义文;焦环宇;刘献礼;李博;张帆;权超健;林长友;梅恒【摘要】针对目前绝对式编码器人工调试输出信号精度不稳定的情况,现设计一套输出信号误差自动补偿系统。
系统通过TCP与服务器通信,获得待补偿参数。
分析信号产生误差的原因,建立径向基神经网络模型,以高精度编码器检测值作为学习目标,将形成最小误差的输出值作为精调的理想输入值,实现误差最小化,校准数据后写入编码器芯片。
实验证明,使用自动补偿系统调试后的编码器各码道幅值、相位和偏移量,相较于人工手动补偿,信号误差平均减小了49.82%。
%In view of this phenomenon that the output signal precision of the absolute type encoder is not stable, which relies on artificial debugging, a set of output signal error automatic compensation system is designed. The system establishes the connection with the server by TCP communications, and acquired the parameters needing to debug. Then analyze the reason for leading to the signal error. With the high-precision encoder estimated value as the goal of learning, it establishes Radial Basis Function neural network mode, which would form the output value of the minimum error as the ideal input value of the fine adjustment. In this way, it might realize errors minimizing. After the calibration data, write to the encoder chip. Experiments show that, the automatic system is used to compensate each code channel of the value of amplitude, phase and offset, which compared with the manual debugging, and the signal error is reduced on average by 49.82%.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】6页(P89-94)【关键词】绝对式编码器;游标编码;误差补偿;信号处理【作者】王义文;焦环宇;刘献礼;李博;张帆;权超健;林长友;梅恒【作者单位】哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;哈尔滨理工大学机械制造及其自动化系,哈尔滨 150080;长春禹衡光学有限公司,长春 130012;长春禹衡光学有限公司,长春 130012【正文语种】中文【中图分类】TP274绝对式编码器具有可靠性高、抗干扰能力强的特点[1],采用光栅码盘可提高测量精度和量程,正在使用的编码器80%是光栅式[2]。
调速用旋变编码器误差分析与校正

调速用旋变编码器误差分析与校正宋佳佳;程方斌;吕慧明;王文婷;胡浩峰【摘要】旋变编码器受误差因素影响,会在转速位置测量时引入周期性波动,不利于运动控制.对此提出了基于电压矢量和转速的误差校正方法,采用电压矢量计算直流偏置和幅值偏差并对其进行校正;采用转速谐波幅值计算相位偏差并对其进行校正.实验结果表明转速位置波动得到了很好的抑制.该方法能有效校正旋变编码器误差.【期刊名称】《轻工机械》【年(卷),期】2016(034)006【总页数】4页(P81-84)【关键词】旋变编码器;误差校正;电压矢量;转速谐波【作者】宋佳佳;程方斌;吕慧明;王文婷;胡浩峰【作者单位】海天驱动有限公司,浙江宁波315803;海天驱动有限公司,浙江宁波315803;宁波四中,浙江宁波315016;海天驱动有限公司,浙江宁波315803;海天驱动有限公司,浙江宁波315803【正文语种】中文【中图分类】TN764旋变编码器本质上是一个变耦合变压器,原边和副边的耦合程度随转子位置呈正弦变化[1]。
在原边输入一个励磁电压,副边输出调制后的正交电压矢量。
机械输入最终转换成相应的电信号。
通过专用芯片或者软件方式对电信号进行解码[2],可以得到转子绝对位置和转速信息。
旋变编码器因其可靠性高,抗干扰性强,在调速控制系统中有广泛的应用,常作为电机的转速位置反馈元件。
其解码后的精度与滤波延迟决定了电机的转速位置控制精度和系统带宽[3]。
然而不论采用何种解码方式,由于硬件电路元器件的分散性及编码器设计制造安装等原因,会导致输出电压信号存在干扰,引起转速和位置测量的波动,不利于机械平滑稳定运行,也限制了系统带宽,应尽量消除。
针对旋变误差校正,文献[4]通过检测电压矢量幅值的波动校正编码器,但不能排除幅值随器件变化的影响。
文献[5]在永磁同步电机模型的基础上,通过检测磁轴电流波动校正编码器,因采用闭环方法,存在参数调节的问题,且未对直流偏置做出补偿说明。
正负误差补偿法

正负误差补偿法
正负误差补偿法(Positive and Negative Error Compensation Method)是一种用于校正测量误差的方法。
这种方法常用于传感器测量中,通过对正负误差进行分析和补偿,提高测量准确性和稳定性。
在实际测量中,传感器的输出值可能存在正误差和负误差。
正误差指的是实际值大于测量值的误差,负误差指的是实际值小于测量值的误差。
正负误差补偿法的目的是将正误差和负误差的影响尽量降低,使测量结果更加准确。
正负误差补偿法的步骤通常包括以下几个步骤:
1. 确定传感器的误差特性:通过实验或者校准,获得传感器的误差曲线或者误差模型。
2. 分析正误差和负误差的差异:根据传感器的误差特性,分析正误差和负误差的差异,找出存在的规律和原因。
3. 设计补偿算法:根据正误差和负误差的规律和原因,设计相应的补偿算法,用于校正传感器的输出值。
4. 实施误差补偿:将补偿算法应用到传感器的输出值中,对其进行修正,得到更加准确的测量结果。
正负误差补偿法的优点是可以通过软件或者硬件手段快速有效地对测量误差进行补偿,提高了测量系统的准确性和稳定性。
但是要注意,该方法需要对传感器的误差进行深入了解和分析,同时需要进行实验验证和校准,以确保补偿算法的准确性和有效性。
正弦输出磁编码器在线分步校正方法

正弦输出磁编码器在线分步校正方法张健;龚丽农【摘要】磁编码信号往往存在直流偏置、幅值不等和相位偏移等问题,需要对其进行校正。
为解决Hydemann校正方法参数选择困难的问题,提出了一种在线分步校正方法。
采用数字峰峰值检测算法,获取磁编码器输出信号的幅度及直流偏置;采用简化的Hydemann方法获取相移信息。
试验结果表明,该算法响应速度快、校正精度高、参数选择容易、便于计算机的实现,具有一定的工程应用价值。
%Very often, the magnetic encoding signals are featuring with DC offset, unequal amplitudes, and phase shift, etc. , so it is necessary to correct the signals. In order to solve the problem of Hydemann correction method about difficult to select parameters, an online step▬to▬step correction method is proposed. By adopting digital peak▬peak value detection algorithm, the amplitude and DC offset of the output signals of magnetic encoder are obtained, and the phase shift information is got by adopting simplified Hydemann method. The result of tests shows that the algorithm features fast response, high correction accuracy, easy to select parameters, and convenient to be implemented by computer, it possesses certain engineering applicable values.【期刊名称】《自动化仪表》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P9-12)【关键词】磁编码器;直流偏置;幅值不等;相位偏移;校正;峰峰值检测【作者】张健;龚丽农【作者单位】青岛农业大学机械电子工程学院,山东青岛 266109;青岛农业大学机械电子工程学院,山东青岛 266109【正文语种】中文【中图分类】TM383磁编码器是一种基于磁阻效应或霍尔效应的新型轴角传感器,具有结构简单、体积小、抗冲击能力强、可靠性高[1-3]等特点,被广泛应用于工业、农业以及航天领域。
小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究
小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究随着航天航空技术对天际和空中目标的快速、精确跟踪和定位的需要,对光电编码器的测角精度和分辨力提出了更高的要求。
由于细分误差是影响光电编码器精度的主要因素,因此开展小型航天级光电编码器细分误差补偿方法研究,对于研制高精度的小型航天级光电编码器具有重要意义。
在参考国内外大量文献的基础上,以小型航天级光电编码器莫尔条纹形成原理为理论依据,深入分析了小型航天级光电编码器莫尔条纹光电信号的特点、影响莫尔条纹质量的因素及莫尔条纹信号质量对细分误差的影响,研究了小型航天级光电编码器细分误差的补偿方法。
提出采用分段函数法建立莫尔条纹三角波光电信号波形方程,为实现小型航天级光电编码器细分误差补偿奠定了基础。
采用回归分析理论、可决系数方法,研究了所建三角波图形与实际光电信号图形的拟合程度,建立了莫尔条纹三角波图形拟合优度检验方法。
提出了莫尔条纹三角波光电信号细分误差补偿方法,实现了对三角波光电信号细分误差的综合补偿,有效提高了小型光电编码器的精度。
运用本文研究的方法对某16位小型航天级光电编码器的实际莫尔条纹光电信号进行细分误差补偿处理,经实际测试细分误差减少为原误差的1/3。
实际结果表明:本文研究的三角波细分误差补偿方法,可提高光电编码器的细分精度,对于研制高精度的小型航天级光电编码器具有重要意义。
误差补偿方法
误差补偿方法误差补偿方法是指在测量过程中对结果产生的误差进行补偿,以提高测量精度的一种方法。
本文将介绍几种常见的误差补偿方法。
1.零点调整法零点调整法是指将仪器在测量前进行调整,使其指示数值为零。
这样在测量时就可以减少仪器的系统误差。
2.回归分析法回归分析法是指利用统计学中的回归分析方法对测量数据进行分析,以消除数据中的随机误差和系统误差,提高测量精度。
回归分析法可用于确定测量数据与温度、湿度等环境因素的关系,进而进行相应的误差补偿。
3.自适应滤波法自适应滤波法是一种实时对测量数据进行滤波的方法。
它可以根据前一次的测量结果与当前的测量结果进行比较,并根据比较结果自动调整滤波系数,从而消除随机误差和系统误差。
二、仪器误差补偿1.校正修正法校正修正法是针对仪器的的一种误差补偿方法。
它可分为两种类型,一种是通过校正使仪器指示值符合已知标准,另一种是通过修正校正系数来消除测量误差。
校正回归法是对仪器进行校正时的一种方法。
它可以利用回归分析方法根据仪器的指示值和已知标准值之间的关系来修正仪器的误差。
常用于对称量仪器和显示仪器的误差校正。
1.温度补偿法温度补偿法指根据温度的变化对测量数据进行修正的方法。
它可以通过附加温度传感器或者利用已知温度与测量数据之间的关系来进行温度误差的补偿。
2.压力补偿法压力补偿法是指利用压力传感器来实时监测介质的压力,并根据介质的压力对测量数据进行修正的一种方法。
它常用于对液位和气体流量等的测量。
以上就是几种常见的误差补偿方法的介绍,它们可以在不同的测量情况下进行应用。
在进行测量前,应该对测量对象和仪器做详细的了解,选择合适的误差补偿方法,以提高测量精度。
误差补偿法
误差补偿法
误差补偿法(Error Compensation Method)是一种常用的测量方法,主要应用于精密测量、机器人控制、航空航天等领域。
它通过对测量设备和测量对象的误差进行分析和补偿,提高了测量精度。
误差补偿法基本原理是在测量前进行误差预测,并将其纳入到测量结果中进行修正,从而达到减小误差的目的。
具体实现过程如下:
1. 对测量设备进行误差分析,包括系统误差和随机误差。
例如,对于传感器来说,可以通过标定和校准等方法,确定其输出值与实际值之间的误差。
2. 对测量对象进行误差分析,包括形状、尺寸、温度、压力等参数的影响。
例如,在测量一个工件的尺寸时,需要考虑到温度对测量结果的影响。
3. 通过数学模型将测量设备和测量对象的误差进行匹配,得到真实的测量值。
例如,在测量一个平面时,可以通过多点测量的方法,将平面的误差信息转化为数学模型,从而计算出最终的测量结果。
4. 对于无法确定误差模型的情况,可以通过多次重复测量,并对测量结果进行平均值处理来降低随机误差的影响。
误差补偿法的优点在于能够提高测量精度,减小误差,特别是针对长距离、高精度、复杂形状等需要高精度测量的场合。
但也存
在一定的局限性,例如它不能完全消除系统误差和环境因素的干扰,需要结合其他方法共同应用。
测量仪器的正误差补偿方法介绍
测量仪器的正误差补偿方法介绍测量仪器是现代科学和技术中不可或缺的工具,它们在各个领域中起着至关重要的作用。
然而,由于各种因素的影响,测量仪器的测量结果往往会存在正误差。
为了提高测量的准确性和可靠性,科学家们不断研究和寻找适合的方法来进行正误差的补偿。
在本文中,我们将介绍一些常用的正误差补偿方法。
第一种方法是零点校准。
测量仪器在工作中如果存在零点漂移,即在没有输入量的情况下,指示值不是零,那么就需要进行零点校准。
零点校准是一种比较简单的方法,通过对仪器进行调零,使测量结果更加准确。
常见的零点校准方式有手动调零和自动调零两种方式,可以根据实际需求选择合适的方法。
第二种方法是量程校准。
当测量仪器的测量范围不能满足实际需要时,就需要进行量程校准。
量程校准可以调整仪器的量程范围,以便更好地适应被测量的物理量。
量程校准可以通过调整仪器内部的增益、补偿电路等方式进行。
通过合理的量程校准,可以提高测量仪器的灵敏度和稳定性。
第三种方法是温度补偿。
测量仪器的工作温度变化会导致其测量结果的偏差,特别是在高精度的测量中更为显著。
为了消除温度对测量结果的影响,可以进行温度补偿。
常见的温度补偿方法包括热电偶补偿、温度传感器补偿等。
这些方法可以实时监测仪器的工作温度,并通过计算或校正,减小或消除温度带来的误差。
第四种方法是非线性补偿。
在一些测量中,仪器的输出信号与输入信号之间并不是简单的线性关系,而是存在一定的非线性误差。
为了提高测量的精度,可以通过非线性补偿方法来消除这些误差。
非线性补偿方法主要包括曲线拟合、数学模型修正等。
通过对非线性误差进行建模和补偿,可以大幅度提高测量结果的准确度。
除了以上介绍的几种方法外,还有其他一些正误差补偿方法值得探讨。
例如,使用同步检测技术来消除噪声干扰;利用反馈控制方法来实时调整仪器的工作状态;采用多点校准来提高测量的稳定性等等。
这些方法在实际应用中都有着重要的作用,能够有效地改善测量仪器的性能。
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mu p a e c a g sh v e n fu d t r u h c l ua in a d s lt n m h s h n e a e b e o n h o g ac lt n i ai .T e efc fn ie o t e a g lr o mu o h f t os st h n u a e o
LU X nze g , I ef g , IY .u n , I N e1 n G O Ln , U N u . e g I i- n Q U D — n L uq a LA G D .a g , A i K A G Jns n h e i h ( . c olfE e r a n i ei X ’nJatn nvr t, ia 10 9 hn ; 1S ho o l tcl gn r g, ia io g U i sy x’ n7 0 4 ,C ia ci E e n o ei
中图 分 类 号 :T 3 9 9 M 5 . 文 献标 志 码 :A 文章 编 号 :10 —8 8 2 1 ) 10 20 0 16 4 (0 0 1 .0 .6 4
Ana y i nd Co l ss a mpe a i n o e m e i g Su i ii n Er o fSI ns to n S g ntn bd v so r r o N/CO S Enc d r o e
偏 差 时 ,构 造 的 正 切 函 数 的 相 位 变 化 情 况 ,通 过计 算 及 仿 真 求得 了 变 化 的 最 大 值 ;分 析 计 算 了偏 差 对 测 量 角 度 的 影
响 ,以此确定具有最大影响 的偏差 ;提出 了相应的偏差补偿 方法以减少测量结果的误差 。采用 M t b软件计算对 比 al a 了补偿前 、后的测量结果 ,验证 了补偿算法的有效性。 关键词 :正余弦编码器 ;正切法细分 ;误 差补偿
2 N t n l n i ei eer et ai nf c r g x ’ n7 0 4 , hn ) . ai a gn r gR sac Cne o R pdMa uat i , ia 0 9 C i o E e n h r f un 1 a
Absr c : Ero s o h sg as r m S N/COS n o e c n a s i a c r t a u e n e u t. Th ta t r r f t e i n l fo I e c d r a c u e n c u a e me s r me t r s ls e c a g s o a g n u to h s s u d rt e i fu n e o h e i dso o s swa n l z d,a d t e ma i h n e ft n e tf ncin p a e n e h n e c ft r e k n fn ie s a ay e l n h x —
正 余 弦 编码 器 细 分 算 法 误 差 分 析及 补偿
刘新正 ,邱德锋 ,李予全 ,梁得 亮 ,高 琳 ,邝俊 生
(.西安交通大学 电气工程学 院,西安 1
2 速 制 造 国家 工 程 研 究 中心 。西 安 .快
7 0 4 10 9
70 4 ) 109
摘
要 :针对正余弦编码器产生 的信号存在偏差导致测量不够精确的 问题 ,分 析了含有直 流偏置 、幅值偏差 、相 位
me s r sa ay e od tr n h os i h h st e ma i m n u nc n t e s d vso a u e wa n l z d t e e mi e t e n ie wh c a h x mu i f e e o h ub iiin.T o l hec m—
r l o i m swa s d o o . Th i lto h w h tt e c mpe s tr lo ih sa e u eu o e i i t y ag rt h s u e rn t e smu ainss o t a h o n a oy a g rt m r s f lt l nae m
p n ao y ag rt mswe e p o o e o ei n t ro s i a u e n e u t. Mal b s f a e wa p l d e s tr l o i h r r p s d t l mi ae e r r n me s r me tr s l s t ot r sa p i a w e
正余 弦 编码 器 主要 指 能够 输 出在 单 一 偏 差 时 的影 响 ,补 偿 也 大 多只考 虑 了单一 偏差 l 。本 文分析 了存 在三种 偏 2 J 差耦 合 的情 况 下 ,对 正 切 细 分 算 法精 度 的影 响 ,提