实验指导书(角度综合实验动态标定)

实验十：角度测量综合实验（二）角位移传感器动态标定实验一、实验目的1、了解角度测量的动态测量的相关知识。2、了解时栅的基本工作原理。3、掌握用圆光栅动态标定时栅的实验方法。二、实验设备设备名称：时栅转台、光栅设备型号：TGX13200A、RON886生产厂家：自制、德国海德汉公司三、实验原理光栅动态标定时栅系统组成如图1所示：数控系统步进电机光栅误差曲线及数据输出工控机转台时栅图1光栅动态标定时栅实验原理图利用“动态”数据采集的方法，即传感器在旋转过程中把时栅与光栅的原始数据实时地采集到上位机中，从而在上位机得到一条整周误差曲线，事后再进行整周误差修正。时栅是按等时间周期发送数据，而光栅则是按等空间间距发送数据，因此如何动态而同步地获取时栅和光栅的原始数据是动态标定首先要解决的问题。在硬件设计上，作者采用了用时栅信号周期性触发中断的方法来使时栅、光栅数据在同一时刻发送到上位机，这样就保证了时栅与光栅信号的同步。上位机接收到数据后，在软件设计上采用如下两种获取动态数据的方法：（1）获取全部误差数据进行处理：时栅、光栅每隔一定的时间t向上位机送一次数据，上位机判断第一个正确的数据到来后，将其后的所有误差数据都保存在上位机中。这种处理方法数据量大，所含误差信息丰富，且数据量的多少可以用电机旋转速度控制，速度快则获取的数据少；反之，速度慢则获取的数据多。数据量越大则获取的数据就越密集，即获取的数据对应时栅空间位置间隔越小，从而误差曲线越能反映时栅信号的真实信息，采集数据量的大小与速度的关系为：(1)其中：D——传感器旋转一周所采集到的数据个数n——折算到传感器上的转速（r/min）t——两次向上位机送数据的时间间隔（ms）此种处理方法处理的数据量很大，特别是慢速转动时，数据量更是大得惊人（可达100万个）。之所以采用这种数据处理方法，是为了满足动态标定时对数据滤波的需要，为了达到高精度标定的要求，要有足够多的数据来保障所采集的数据在空间位置的间隔很小，确保滤波的平滑性，然后再根据数据拟合的需要提取所需要的数据进行数据拟合和误差修正，因此这种方法适用于高精度的标定，且需要动态滤波的场合。（2）获取部分误差数据进行处理：根据拟合需要的时栅空间位置，直接采集所需位置的误差数据，其余数据全部舍弃，采集完成后直接使用采集到的数据进行拟合。这种采集方法数据量小，且要设定采集点的定位精度，因为数据拟合时要求时栅要等间隔采样，所以采集点的定位精度要足够小才能保证时栅的等间隔采样要求。采集点的定位精度选择与传感器的转速有关，必须满足下面的关系式：(2)其中：——所需数据采集点的定位精度（角秒）n——折算到传感器上的转速（r/min）t——两次向上位机送数据的时间间隔（ms）此种方法，不需要再提取数据，可直接使用采集到的数据进行拟合和误差修正，适用于一般精度的标定。四、实验内容1、动态采集时栅和光栅的原始数据。2、以光栅为基准绘制时栅误差曲线。3、根据误差曲线分析误差产生的原因。五、思考题：tn129600021060336010Dtn1、动态标定和静态标定的精度有何区别？2、标定、校准及修正的有何区别？