CN104792351B - 用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法 - Google Patents

Abstract

用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，属于光电测量和自动控制技术领域。本发明针对绝对式光电码盘处理误码能力差，提出了一种复合式比较补偿算法。所述码盘误码校正方法通过以下步骤实现：增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行赋值，完成变量初始化；判断当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}之差dw₀，以计算最终增量码值w₂′；确定误码校正阈值n,(n≥0)；利用绝对码值w₁与最终增量码值w₂′之差的绝对值|w₁‑w₂′|判断当前系统是否产生误码；若当前系统产生误码，则用最终增量码值w₂′代替绝对码值w₁，即：w₁＝w₂′来校正当前系统，得到最终的码盘值W＝(w₂′<<N)|w₀。本发明能对外界产生的较大干扰造成的误码进行补偿。

Description

用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法

技术领域

本发明涉及一种用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法。

背景技术

光电编码器能够实现角度位置的数字测量，为控制系统提供控制信息。绝对式码盘具有固定零位，抗干扰能力强，输出代码是轴角的单值函数，断电后再启动工作时不用重新标定等优点。

绝对式光电码盘能够实时输出机械轴的当前转角，且每一位置的编码与当前角度唯一对应。与增量式光电轴角编码器相比，它具有固定零位、输出代码是轴角的单值函数、抗干扰能力强、断电后再启动工作时不用重新标定等优点。

火箭发射引起的剧烈震动造成的机械结构变形，或处于外太空高低温等环境中造成的误码，成为系统控制的干扰因素，然而现有的绝对式光电码盘处理误码能力差，采用这种绝对式光电码盘处理误码时，导致系统控制性能不精准，系统控制可靠性差。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有绝对式光电码盘处理误码能力差的问题，而提出一种用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法。

一种用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行变量初始化：即对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行赋值，w₂＝w₁，w_{0_old}＝w₀；其中，w₁为绝对码值，w₀为当前光栅码值，并设当前光栅码值w₀的位数为N：

步骤二、判断当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}之差dw₀，以计算最终增量码值w₂′；

步骤三、根据相应工程的需要确定误码校正阈值n,(n≥0)；计算绝对码值w₁与最终增量码值w₂′这两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|，并利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|与误码校正阈值n进行比较，判断当前系统是否产生误码；

步骤四、若步骤三判断出当前系统未产生误码，得到最终的码盘值W＝(w₁<<N)|w₀；

若步骤三判断出当前系统产生误码时，则用最终增量码值w₂′代替绝对码值w₁，即：w₁＝w₂′来校正当前系统，得到最终的码盘值W＝(w₂′<<N)|w₀。

本发明的有益效果为：

发明提出的针对绝对式码盘误差补偿的复合式码盘算法，对已有的绝对式码盘算法进行了改良，本发明中提出通过绝对码值w₁与增量码值w₂这两个码值之差的绝对值与误码校正阙值的对比，判断出系统是否存在误码，利用码值替代方法将工程应用中因各种因素引起的绝对式码盘的误码率降低至5％以下，提高其在高精度光电测量的工程实际应用价值。如图2和图3所示，分别内圈码道损坏导致高位粗测码值跳变示意图和经过本发明方法补偿后的码值示意图的对比。使绝对式码盘算法在系统控制的精度提高至90-95％、系统控制可靠性提高至98％左右。

另外，本发明设计的码值替代方法弥补因多种因素造成的码值误码，融合了绝对式、增量式的优点，解决了高位码值译码和码盘尺寸的矛盾。并具有维护方便的有优点。

附图说明

图1为本发明的误码校正方法流程图；

图2为本发明涉及的内圈码道损坏导致高位粗测码值跳变示意图，图中纵坐标表示最终的码盘值，横坐标表示运行周期；

图3为经过本发明方法补偿后的码值示意图，图中纵坐标表示最终的码盘值，横坐标表示运行周期；

图4为实施例1涉及的误码消除前后的调试界面图。

具体实施方式

具体实施方式一：

本实施方式的用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，结合图1所示，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行变量初始化：即对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行赋值，w₂＝w₁，w_{0_old}＝w₀；其中，w₁为绝对码值，w₀为当前光栅码值，并设当前光栅码值w₀的位数为N：

步骤二、判断当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}之差dw₀，以计算最终增量码值w₂′；

步骤三、根据相应工程的需要确定误码校正阈值n,(n≥0)；计算绝对码值w₁与最终增量码值w₂′这两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|，并利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|与误码校正阈值n进行比较，判断当前系统是否产生误码；

步骤四、若步骤三判断出当前系统未产生误码，得到最终的码盘值W＝(w₁<<N)|w₀；

若步骤三判断出当前系统产生误码时，则用最终增量码值w₂′代替绝对码值w₁，即：w₁＝w₂′来校正当前系统，得到最终的码盘值W＝(w₂′<<N)|w₀。

具体实施方式二：

与具体实施方式一不同的是，本实施方式的用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，步骤二所述计算最终增量码值w₂′的过程为，

步骤二一、读取绝对码值w₁以及当前光栅码值w₀，以对步骤一的所述增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}赋值；

步骤二二、在每个运算周期内，将当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}求差得到光栅码差值dw₀，即：dw₀＝w₀-w_{0_old}；同时将当前光栅码值w₀保存到上一次的光栅码值w_{0_old}中；

步骤二三、根据当前光栅码值w₀的周期变化规律，有：

若dw₀<-2^N-1，则表明码盘已正转过一个光栅周期，此时正转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂+1；

若dw₀>2^N-1，则表明码盘已反转过一个光栅周期，此时反转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂-1。

具体实施方式三：

与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，步骤三所述利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|与误码校正阈值n进行比较，判断当前系统是否产生误码的过程为，

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|小于等于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|≤n，则表明当前没有误码；

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|大于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|>n，则表明当前系统产生误码，则进行对当前系统产生的误码进行校正过程。

实施例1：

本实施方式的用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，是应用于航天领域的具有两组电机-码盘系统的二自由度瞄准系统。经过震荡平台测试后，码盘机械结构产生形变，光电收发管相对位置改变等现象构成了产生误差的因素，从而导致矩阵码的误码。图4中，横坐标表示时间，纵坐标表示由码值计算得到的位置，上面波形表示未经误码校正的码盘值，下面波形表示经过本发明方法描述的码盘误码校正方法后得到的码盘值，所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行变量初始化，即对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行赋值：w₂＝w₁，w_{0_old}＝w₀；其中，w₁为绝对码值，w₀为当前光栅码值，并设当前光栅码值w₀的位数为N；

步骤二、判断当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}之差dw₀，以计算最终增量码值w₂′：

步骤二一、读取绝对码值w₁以及当前光栅码值w₀，以对步骤一的所述增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}赋值；

步骤二二、在每个运算周期内，将当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}求差得到光栅码差值dw₀，即：dw₀＝w₀-w_{0_old}；同时将当前光栅码值w₀保存到上一次的光栅码值w_{0_old}中；

步骤二三、根据当前光栅码值w₀的周期变化规律，有：

若dw₀<-2^N-1，则表明码盘已正转过一个光栅周期，此时正转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂+1；

若dw₀>2^N-1，则表明码盘已反转过一个光栅周期，此时反转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂-1；

步骤三、根据相应工程的需要确定误码校正阈值n,(n≥0)；计算绝对码值w₁与最终增量码值w₂′这两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|，并利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|对当前系统是否产生误码进行判断：

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|小于等于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|≤n，则表明当前没有误码；

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|大于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|>n，则表明当前系统产生误码，则进行对当前系统产生的误码进行校正过程；

步骤四、若步骤三判断出当前系统未产生误码，得到最终的码盘值W＝(w₁<<N)|w₀；

若步骤三判断出当前系统产生误码时，则用最终增量码值w₂′代替绝对码值w₁，即：w₁＝w₂′来校正当前系统，得到最终的码盘值W＝(w₂′<<N)|w₀。

由图4可以观察到，系统码盘值曲线在位置[-3300000，-3360000]附近出现了误码现象，经过本算法后，系统码盘值曲线在位置[-3300000，-3360000]附近变得光滑，说明该系统通过本发明方法校正了粗码(矩阵码)误码。

综合上述分析，本发明提出的针对绝对式码盘误差补偿的复合式码盘算法，对已有的绝对式码盘算法进行了改良，使精度、可靠性得到了提高。本发明中提出的码值替代方法可以有效解决工程应用中因各种因素引起的绝对式码盘的误码问题，具有很高的高精度光电测量的工程实际应用价值。

本发明可以弥补因多种因素造成的码值误码，融合了绝对式、增量式的优点，解决了高位码值译码和码盘尺寸的矛盾，并且维护方便。

Claims (2)

1.一种用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，其特征在于：所述方法通过以下步骤实现：

步骤一、对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行变量初始化：即对增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}进行赋值，w₂＝w₁，w_{0_old}＝w₀；其中，w₁为绝对码值，w₀为当前光栅码值，并设当前光栅码值w₀的位数为N：

步骤二、判断当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}之差dw₀，以计算最终增量码值w₂′：

步骤二一、读取绝对码值w₁以及当前光栅码值w₀，以对步骤一的所述增量码值w₂和上一次的光栅码值w_{0_old}赋值；

步骤二二、在每个运算周期内，将当前光栅码值w₀与上一次的光栅码值w_{0_old}求差得到光栅码差值dw₀，即：dw₀＝w₀-w_{0_old}；同时将当前光栅码值w₀保存到上一次的光栅码值w_{0_old}中；

步骤二三、根据当前光栅码值w₀的周期变化规律，有：

若dw₀＜-2^N-1，则表明码盘已正转过一个光栅周期，此时正转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂+1；

若dw₀＞2^N-1，则表明码盘已反转过一个光栅周期，此时反转过一个光栅周期后的最终增量码值w₂′为：w₂′＝w₂-1；

步骤三、根据相应工程的需要确定误码校正阈值n,n≥0；计算绝对码值w₁与最终增量码值w₂′这两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|，并利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|与误码校正阈值n进行比较，判断当前系统是否产生误码；

步骤四、若步骤三判断出当前系统未产生误码，得到最终的码盘值W＝(w₁＜＜N)|w₀；

若步骤三判断出当前系统产生误码时，则用最终增量码值w₂′代替绝对码值w₁，即：w₁＝w₂′来校正当前系统，得到最终的码盘值W＝(w₂′＜＜N)|w₀。

2.根据权利要求1所述用于绝对式码盘的复合式码盘误码校正方法，其特征在于：步骤三所述利用码值之差的绝对值|w₁-w₂′|与误码校正阈值n进行比较，判断当前系统是否产生误码的过程为，

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|小于等于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|≤n，则表明当前没有误码；

若两个码值之差的绝对值|w₁-w₂′|大于误码校正阈值n，即：|w₁-w₂′|＞n，则表明当前系统产生误码，则进行对当前系统产生的误码进行校正过程。