一種位移測(cè)量校正裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種位移測(cè)量校正裝置和方法，屬于測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過光柵位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，并通過電控單元將第一位移信息傳送給校正單元，校正單元根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息，并將誤差補(bǔ)償信息傳送給數(shù)據(jù)處理單元處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于第二位移信息的智能校正，進(jìn)而達(dá)到了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
【專利說明】
_種位移測(cè)量校正裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種位移測(cè)量校正裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著技術(shù)的發(fā)展，許多工業(yè)領(lǐng)域?qū)軠y(cè)量與加工裝備的要求越來越高，納米級(jí)的高分辨率、高精度位移測(cè)量技術(shù)已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)繼續(xù)向前邁進(jìn)的先導(dǎo)和基礎(chǔ)。
[0003]在上述高分辨率和高精度位移測(cè)量技術(shù)中位移傳感器使用的越來越多。對(duì)于位移傳感器的使用，理論上，只要后續(xù)電路的細(xì)分倍數(shù)越多就可以獲得更高的分辨率。但在實(shí)際應(yīng)用中細(xì)分倍數(shù)的增加在提高分辨率的同時(shí)也會(huì)增大誤差。具體而言，以光柵位移傳感器為例，傳感器輸出三路理論上相位差為120度的正弦信號(hào)，但實(shí)際上無法保證三路信號(hào)的相位差嚴(yán)格為120度，也無法保證信號(hào)幅值相等。這樣當(dāng)細(xì)分倍數(shù)增大時(shí)，其相對(duì)誤差也會(huì)增大，難以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)傳感器精度的提高。
[0004]進(jìn)一步的，為了同時(shí)實(shí)現(xiàn)高分辨率和高精度的位移測(cè)量，位移傳感器在生產(chǎn)和使用過程中必須以更高精度的測(cè)量設(shè)備作為參照進(jìn)行嚴(yán)格的裝調(diào)和校正，這使得高分辨率、高精度的位移傳感器制造和使用成本非常高，限制了高精度位移傳感器的應(yīng)用推廣范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例通過提供一種位移測(cè)量校正裝置和方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)中位移傳感器在滿足高分辨率、高精度位移測(cè)量要求時(shí)，需要更高的位移傳感器制造和安裝精度標(biāo)準(zhǔn)的問題，有效的降低了位移傳感器的制造和使用成本。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述裝置包括:光柵位移傳感器，所述光柵位移傳感器用于進(jìn)行位移測(cè)量;電控單元，所述電控單元用于獲得所述光柵位移傳感器所測(cè)量的第一位移信息;校正單元，所述校正單元用于獲得所述第一位移信息，并根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息;數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元用于獲得來自光柵位移傳感器的第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息，并根據(jù)所述第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的校正。
[0007]進(jìn)一步的，所述光柵位移傳感器還包括:標(biāo)尺光柵;傳感器讀數(shù)頭，所述傳感器讀數(shù)頭用于獲得與所述標(biāo)尺光柵之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移測(cè)量信息。
[0008]進(jìn)一步的，所述裝置還包括:所述校正單元用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息;所述數(shù)據(jù)處理單元獲得所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息并對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。
[0009]進(jìn)一步的，所述裝置還包括:所述校正單元用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率;并根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線;所述數(shù)據(jù)處理單元獲得所述周期性誤差校正曲線，并根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。
[0010]進(jìn)一步的，所述裝置還包括:所述電控單元獲得所述位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù)；所述校正單元根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù);所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)一步提供了一種位移校正方法，所述方法包括:獲得光柵位移傳感器的第一位移信息;根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息;根據(jù)所述誤差補(bǔ)償信息和第二位移信息實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的校正。
[0012]進(jìn)一步的，所述方法具體為:獲得傳感器讀數(shù)頭對(duì)標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息;根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息；根據(jù)所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。
[0013]進(jìn)一步的，所述方法具體為:獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息，根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率;根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線;根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。
[0014]進(jìn)一步的，所述方法具體為:獲得所述位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù);根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù);根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。
[0015]進(jìn)一步的，所述位移偏差數(shù)據(jù)為所述傳感器因溫度或者應(yīng)力變化或者標(biāo)尺變形而導(dǎo)致的位移偏差數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0017]1.本發(fā)明通過光柵位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，并通過電控單元將第一位移信息傳送給校正單元，校正單元根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理單元處理后獲得位移校正信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于第二位移信息的智能校正，進(jìn)而達(dá)到了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0018]2.本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的問題，減少了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0019]3.本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率，并根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全程量測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線，并根據(jù)所述周期性誤差校正曲線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差的問題，減少了測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0020]4.本發(fā)明實(shí)施例通過獲得位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù)，并根據(jù)位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差的問題，減少了測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0021]5.本發(fā)明實(shí)施例提供的位移測(cè)量校正裝置和方法降低了傳感器的安裝要求，節(jié)省了成本，并可適用于多種位移測(cè)量設(shè)備，應(yīng)用范圍廣泛。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本發(fā)明實(shí)施例中一種位移測(cè)量校正裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明實(shí)施例中一種位移測(cè)量校正方法的流程示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明實(shí)施例中又一種位移測(cè)量校正方法的流程示意圖；
[0026]圖4為光柵位移傳感器未進(jìn)行任何校正的原始精度測(cè)試結(jié)果的示意圖；
[0027]圖5為使用系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差校正后的光柵位移傳感器精度測(cè)試結(jié)果的示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明實(shí)施例中再一種位移測(cè)量校正方法的流程示意圖；
[0029]圖7為基于原始數(shù)據(jù)中的周期性誤差頻率和原始精度數(shù)據(jù)擬合出的周期性誤差校正曲線的不意圖；
[0030]圖8為使用周期性誤差校正曲線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行周期性誤差校正后得到的精度測(cè)試結(jié)果的不意圖；
[0031]圖9為本發(fā)明實(shí)施例中還一種位移測(cè)量校正方法的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]【實(shí)施例一】
[0034]如圖1所述，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種位移測(cè)量校正裝置，該裝置用于實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的智能校正，提高位移測(cè)量的精度。其中，所述裝置包括:
[0035]光柵位移傳感器I，所述光柵位移傳感器I用于進(jìn)行位移測(cè)量；
[0036]具體來說，所述光柵位移傳感器I還包括:標(biāo)尺光柵11和傳感器讀數(shù)頭12，所述傳感器讀數(shù)頭12用于獲得與所述標(biāo)尺光柵11之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移測(cè)量信息。
[0037]電控單元2，所述電控單元2用于獲得所述光柵位移傳感器I所測(cè)量的第一位移信息;
[0038]具體來說，電控單元2—方面用于獲得來自光柵位移傳感器I所測(cè)量的第一位移信息，另一方面，電控單元2還用于對(duì)所述光柵位移傳感器I進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)光柵位移傳感器I的動(dòng)作。
[0039]校正單元3，所述校正單元3用于獲得所述第一位移信息，并根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償ig息；
[0040]具體來說，校正單元3基于第一位移信息進(jìn)行計(jì)算并確定測(cè)量過程中誤差補(bǔ)償信息。同時(shí)校正單元3還擁有記憶存儲(chǔ)和自學(xué)習(xí)功能，可以基于多次的誤差補(bǔ)償信息進(jìn)行自我計(jì)算，實(shí)現(xiàn)校正單元3的智能、自動(dòng)的誤差補(bǔ)償信息計(jì)算，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)、智能的對(duì)后續(xù)測(cè)量過程進(jìn)行校正和診斷。
[0041]進(jìn)一步的，為了實(shí)現(xiàn)校正單元3的智能、自動(dòng)化，可以采用邏輯運(yùn)算的方式予以確定。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員采用何種邏輯運(yùn)算屬于常用技術(shù)手段，本發(fā)明實(shí)施例不做具體闡述。
[0042]比如，校正單元3隨著校正次數(shù)的增多，可以基于多組數(shù)據(jù)信息進(jìn)行邏輯運(yùn)算得出最優(yōu)的校正數(shù)據(jù)的方式予以處理。同時(shí)，并隨著時(shí)間和數(shù)據(jù)的積累，校正數(shù)據(jù)又得到再次優(yōu)化。
[0043]數(shù)據(jù)處理單元4，所述數(shù)據(jù)處理單元4用于獲得所述第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息，并根據(jù)所述第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二位移信息的校正。
[0044]具體來說，數(shù)據(jù)處理單元4通過上述第二位移信息和誤差補(bǔ)償信息來獲得位移校正信息，并將位移校正信息輸出后，實(shí)現(xiàn)對(duì)于本裝置的位移校正，實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器I制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0045]進(jìn)一步的，數(shù)據(jù)處理單元4又可以將所述位移校正信息發(fā)送給校正單元3，校正單兀3獲得所述位移校正彳目息后，進(jìn)一步獲得第二位移彳目息，并根據(jù)第二位移彳目息和所述位移校正信息獲得第二位移校正信息，這樣可以實(shí)現(xiàn)校正數(shù)據(jù)的二次優(yōu)化，達(dá)到智能調(diào)整的目的。
[0046]進(jìn)一步的，本裝置還可以包括存儲(chǔ)單元(圖中未示出)，存儲(chǔ)單元可以和數(shù)據(jù)處理單元4或者校正單元3連接，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理單元4或者校正單元3產(chǎn)生的數(shù)據(jù)。
[0047]進(jìn)一步的，本裝置還可以包括比較單元(圖中未示出)，比較單元與所述校正單元3連接，所述比較單元中存儲(chǔ)有閾值數(shù)據(jù)，當(dāng)校正單元3中獲得所述位移偏差數(shù)據(jù)偏離閾值數(shù)據(jù)較多時(shí)，啟動(dòng)報(bào)警，以提醒使用者注意傳感器工作狀態(tài)是否正常。
[0048]進(jìn)一步的，本裝置還可以包括位移傳感器型號(hào)檢測(cè)單元(圖中未示出)，該檢測(cè)單元可以和數(shù)據(jù)處理單元4連接，用于檢測(cè)位移傳感器的型號(hào)，并把相關(guān)型號(hào)發(fā)送給數(shù)據(jù)處理單元4，數(shù)據(jù)處理單元4進(jìn)而可以根據(jù)型號(hào)信息判斷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性或者對(duì)校正信息進(jìn)行進(jìn)一步的校正。
[0049]【實(shí)施例二】
[0050]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種位移測(cè)量校正方法，所述方法包括:
[0051 ]步驟110:獲得光柵位移傳感器的第一位移信息；
[0052]步驟120:根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息；
[0053]步驟130:根據(jù)所述誤差補(bǔ)償信息和第二位移信息實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的校正。
[0054]需要特別說明的是，本方案的核心是根據(jù)第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息，然后利用誤差補(bǔ)償信息來對(duì)第二位移信息進(jìn)行補(bǔ)償后完成位移測(cè)量的校正，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例目的。其中，第一位移信息可以認(rèn)為是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，并根據(jù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)確定修正參數(shù)，然后在隨后的具體的測(cè)量過程中，通過修正參數(shù)對(duì)第二位移信息，即當(dāng)期的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例之目的。
[0055]上述校正方法和校正裝置是對(duì)應(yīng)關(guān)系的實(shí)施例，且校正裝置的實(shí)施例已經(jīng)進(jìn)行了展開，此處不做過多闡述。
[0056]【實(shí)施例三】
[0057]對(duì)于本發(fā)明實(shí)施例提供的一種位移測(cè)量校正裝置和方法在具體的使用場(chǎng)景中主要存在如下三種誤差來源:
[0058]1.測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差；
[0059]2.測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差；
[0060]3.測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差。
[0061]為了更好的實(shí)現(xiàn)保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果，本發(fā)明實(shí)施例還提供上述三種誤差的技術(shù)方案，具體內(nèi)容如下:
[0062I 一、測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正
[0063]測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正是對(duì)由于標(biāo)尺光柵相對(duì)于光柵位移傳感器讀數(shù)頭的系統(tǒng)性安裝誤差、形變誤差等進(jìn)行的校正。
[0064]為了解決系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種位移測(cè)量校正裝置，其中，所述裝置還包括:
[0065]所述校正單元3用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭12對(duì)所述標(biāo)尺光柵11的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息；
[0066]所述數(shù)據(jù)處理單元4獲得所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息并對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。
[0067]需要說明的是，平均擬合的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過本申請(qǐng)的描述知悉如何通過平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息。
[0068]如圖3所示，為了校正系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種位移測(cè)量校正方法，該方法包括:
[0069]步驟210:獲得傳感器讀數(shù)頭12對(duì)標(biāo)尺光柵11的多次全量程測(cè)量信息；
[0070]步驟220:根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息；
[0071]步驟230:根據(jù)所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。
[0072]具體來說，在后續(xù)的測(cè)量中，采用上述校正信息對(duì)原始測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。
[0073]從技術(shù)效果上來看，如圖4和圖5所示。其中，圖4是光柵位移傳感器未進(jìn)行任何校正的原始精度測(cè)試結(jié)果；圖5是使用系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差校正后的光柵位移傳感器精度測(cè)試結(jié)果。通過上述圖4和圖5的對(duì)比可以看出經(jīng)過系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差校正后精度測(cè)量效果得到了很大的改善。
[0074]二、測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差校正
[0075]測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差校正是對(duì)由于光柵位移傳感器I內(nèi)部的光學(xué)元件對(duì)位誤差、結(jié)構(gòu)參數(shù)變化等原因產(chǎn)生的位移測(cè)量周期性誤差進(jìn)行的校正。
[0076]為了解決測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種位移測(cè)量校正裝置，其中，所述裝置還包括:
[0077]所述校正單元3用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭12對(duì)所述標(biāo)尺光柵11的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率;并根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線；
[0078]所述數(shù)據(jù)處理單元4獲得所述周期性誤差校正曲線，并根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。
[0079]需要說明的是，頻譜分析的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員的慣用技術(shù)手段，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠通過本申請(qǐng)的描述知悉如何通過頻譜分析的方法獲得周期性誤差校正曲線。
[0080]如圖6所示，為了校正系統(tǒng)周期性誤差，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種位移測(cè)量校正方法，該方法包括:
[0081]步驟310:獲得所述傳感器讀數(shù)頭12對(duì)所述標(biāo)尺光柵11的多次全量程測(cè)量信息；
[0082]步驟320:根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率；
[0083]步驟330:根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的原始精度數(shù)據(jù)擬合獲得周期性誤差校正曲線；
[0084]步驟340:將所述周期性誤差校正曲線輸入數(shù)據(jù)處理單元4之后，數(shù)據(jù)處理單元4根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。
[0085]進(jìn)一步的，在后續(xù)測(cè)量過程中，對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行噪聲處理后，采用與所述周期性誤差校正信息差值的方法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差校正。
[0086]如圖7所示，圖7為校正單元基于原始數(shù)據(jù)中的周期性誤差頻率和原始精度數(shù)據(jù)擬合出的周期性誤差校正曲線。如圖8所示，圖8為使用周期性校正曲線對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行周期性誤差校正后得到的精度測(cè)試結(jié)果。通過圖4和圖8的對(duì)比可以看出，經(jīng)過系統(tǒng)周期性誤差校正后精度測(cè)試結(jié)果有了很大的改善。
[0087]三、測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差的校正
[0088]測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差的校正是對(duì)光柵位移傳感器I因溫度、應(yīng)力變化、標(biāo)尺變形等原因?qū)е碌奈灰破钸M(jìn)行的校正。
[0089]為了解決測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種位移測(cè)量校正裝置，其中，所述裝置還包括:
[0090]所述電控單元2獲得所述位移傳感器I的位移偏差數(shù)據(jù)；
[0091 ]所述校正單元3根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)；
[0092]所述數(shù)據(jù)處理單元4根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。
[0093]如圖9所示，為了校正系統(tǒng)漂移誤差，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種位移測(cè)量校正方法，該方法包括:
[0094]步驟410:通過所述電控單元2獲得所述位移傳感器I的位移偏差數(shù)據(jù)；
[0095]步驟420:所述校正單元3根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)；
[0096]步驟430:所述數(shù)據(jù)處理單元4根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。
[0097]由于光柵位移傳感器I在使用過程中因溫度、應(yīng)力變化、標(biāo)尺變形等原因產(chǎn)生位移偏差，所以在所述光柵位移傳感器I安裝完成后，就可以啟動(dòng)相應(yīng)的測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差校正，并積累記錄所述位移偏差數(shù)據(jù)，并為后續(xù)的校正提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。當(dāng)然，上述測(cè)量系統(tǒng)的漂移誤差校正可以根據(jù)實(shí)際需要在不同的時(shí)間點(diǎn)予以啟動(dòng)，本文不做具體的限定。
[0098]本發(fā)明實(shí)施例中提供的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)方案，至少具有如下技術(shù)效果或優(yōu)點(diǎn):
[0099]1.本發(fā)明通過光柵位移傳感器進(jìn)行位移測(cè)量，并通過電控單元將第一位移信息傳送給校正單元，校正單元根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息，并經(jīng)過數(shù)據(jù)處理單元處理后獲得位移校正信息，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于第二位移信息的智能校正，進(jìn)而達(dá)到了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0100]2.本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的問題，減少了系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0101]3.本發(fā)明實(shí)施例通過對(duì)多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率，并根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全程量測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線，并根據(jù)所述周期性誤差校正曲線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差的問題，減少了測(cè)量系統(tǒng)周期性誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0102]4.本發(fā)明實(shí)施例通過獲得位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù)，并根據(jù)位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正，解決了測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差的問題，減少了測(cè)量系統(tǒng)漂移誤差對(duì)測(cè)量裝置的影響，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了保證高精度、高分辨率的同時(shí)有效降低光柵位移傳感器制造和使用成本的技術(shù)效果。
[0103]5.本發(fā)明實(shí)施例提供的位移測(cè)量校正裝置和方法降低了傳感器的安裝要求，節(jié)省了成本，并可適用于多種位移測(cè)量設(shè)備，應(yīng)用范圍廣泛。
[0104]盡管已描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員一旦得知了基本創(chuàng)造性概念，則可對(duì)這些實(shí)施例作出另外的變更和修改。所以，所附權(quán)利要求意欲解釋為包括優(yōu)選實(shí)施例以及落入本發(fā)明范圍的所有變更和修改。
[0105]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述裝置包括: 光柵位移傳感器，所述光柵位移傳感器用于進(jìn)行位移測(cè)量； 電控單元，所述電控單元用于獲得所述光柵位移傳感器所測(cè)量的第一位移信息； 校正單元，所述校正單元用于獲得所述第一位移信息，并根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償ig息； 數(shù)據(jù)處理單元，所述數(shù)據(jù)處理單元用于獲得來自光柵位移傳感器的第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息，并根據(jù)所述第二位移信息和所述誤差補(bǔ)償信息實(shí)現(xiàn)對(duì)所述第二位移信息的校正。2.如權(quán)利要求1所述的位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述光柵位移傳感器還包括: 標(biāo)尺光柵； 傳感器讀數(shù)頭，所述傳感器讀數(shù)頭用于獲得與所述標(biāo)尺光柵之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的位移測(cè)量?目息O3.如權(quán)利要求2所述的位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 所述校正單元用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息；所述數(shù)據(jù)處理單元獲得所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息并對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。4.如權(quán)利要求2所述的位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 所述校正單元用于獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息，并根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率;并根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線； 所述數(shù)據(jù)處理單元獲得所述周期性誤差校正曲線，并根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。5.如權(quán)利要求2所述的位移測(cè)量校正裝置，其特征在于，所述裝置還包括: 所述電控單元獲得所述位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù)； 所述校正單元根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)； 所述數(shù)據(jù)處理單元根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。6.一種位移測(cè)量校正方法，其特征在于，所述方法包括: 獲得光柵位移傳感器的第一位移信息； 根據(jù)所述第一位移信息獲得誤差補(bǔ)償信息； 根據(jù)所述誤差補(bǔ)償信息和第二位移信息實(shí)現(xiàn)位移測(cè)量的校正。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具體為: 獲得傳感器讀數(shù)頭對(duì)標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息； 根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用平均擬合的方法獲得系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息；根據(jù)所述系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差補(bǔ)償信息對(duì)第二位移信息進(jìn)行差值校正，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡誤差的校正。8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具體為: 獲得所述傳感器讀數(shù)頭對(duì)所述標(biāo)尺光柵的多次全量程測(cè)量信息， 根據(jù)所述多次全量程測(cè)量信息采用頻譜分析的方法獲得周期性誤差頻率； 根據(jù)所述周期性誤差頻率和所述多次全量程測(cè)量信息的精度信息擬合獲得周期性誤差校正曲線； 根據(jù)所述周期性誤差校正曲線和第二位移信息實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)周期性誤差的校正。9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法具體為: 獲得所述位移傳感器的位移偏差數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述位移偏差數(shù)據(jù)獲得漂移誤差校正數(shù)據(jù)； 根據(jù)所述漂移誤差校正數(shù)據(jù)對(duì)第二位移信息進(jìn)行修正實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)漂移誤差的校正。10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述位移偏差數(shù)據(jù)為所述傳感器因溫度或者應(yīng)力變化或者標(biāo)尺變形而導(dǎo)致的位移偏差數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01B11/02GK105865348SQ201610317866
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】高金磊, 宗明成
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所