一种磁栅测量误差动态补偿方法与流程

本公开的实施例涉及计算机，具体涉及一种磁栅测量误差动态补偿方法。

背景技术：

1、目前，磁栅尺作为一种位移测量传感器，已被应用于数控机床、工业机器人、高端伺服系统等工业测量与控制领域。

2、对于磁栅测量误差的补偿，现有方式采用出厂前或安装调试阶段的一次性标定，将补偿参数固化于系统中，并在使用过程中通过查表或固定阶次谐波抵消的方式修正测量结果。

3、然而，当采用上述方式来补偿磁栅测量误差，经常会存在如下技术问题：

4、第一，磁栅系统误差源多，补偿后定位误差仍偏大。磁栅测量系统在实际运行中同时受到多种因素影响而产生测量误差，但出厂标定参数是固定的，而且不区分各类误差独立处理，导致了补偿完定位误差仍然偏大。例如，设备拆装转运后读数头安装位置发生微小偏移，新引入的偏心误差与原有的刻划误差混在一起，出厂标定的统一参数无法区分两类误差，导致补偿效果不理想。

5、第二，出厂标定的固定参数无法适应实际使用环境与时间的综合影响。设备经历季节温度变化导致磁栅材料磁特性改变、长期运行导致电子器件老化后，原有参数已与当前误差特性不匹配，导致补偿效果较出厂时明显下降。影响了磁栅测量系统的测量稳定性和长期可靠性。

6、该背景技术部分中所公开的以上信息仅用于增强对本发明构思的背景的理解，并因此，其可包含并不形成本国的本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本公开的内容部分用于以简要的形式介绍构思，这些构思将在后面的具体实施方式部分被详细描述。本公开的内容部分并不旨在标识要求保护的技术方案的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求的保护的技术方案的范围。

2、本公开的一些实施例提出了一种磁栅测量误差动态补偿方法、装置、电子设备和计算机可读介质，来解决以上背景技术部分提到的技术问题中的一项或多项。

3、第一方面，本公开的一些实施例提供了一种磁栅测量误差动态补偿方法，包括：获取磁栅尺输出的磁栅信号和温度传感器输出的温度信息；对所述磁栅信号进行滤波抑制处理，得到滤波抑制后的磁栅信号；对上述滤波抑制后的磁栅信号进行位置解算处理，得到原始位置信息序列；基于上述磁栅尺的读数头安装位置，对上述原始位置信息序列进行偏心误差分析处理，得到偏心误差幅值和偏心误差相位；基于上述偏心误差幅值和上述偏心误差相位，对上述原始位置信息序列进行前馈补偿处理，得到偏心补偿后的位置信息序列；将上述偏心补偿后的位置信息序列和上述温度信息输入至预设的磁栅温度误差模型中，得到温度补偿量；基于上述温度补偿量，对上述偏心补偿后的位置信息序列进行温度补偿处理，得到补偿后的位置信息；基于上述补偿后的位置信息，对上述磁栅信号进行误差补偿处理，得到误差补偿后的磁栅信号，以将磁栅信号输出。

4、第二方面，本公开的一些实施例提供了一种磁栅测量误差动态补偿装置，包括：信号获取单元，被配置成获取磁栅尺输出的磁栅信号和温度传感器输出的温度信息；滤波处理单元，被配置成对上述磁栅信号进行滤波抑制处理，得到滤波抑制后的磁栅信号；位置解算单元，被配置成对上述滤波抑制后的磁栅信号进行位置解算处理，得到原始位置信息序列；偏心分析单元，被配置成基于上述磁栅尺的读数头安装位置，对上述原始位置信息序列进行偏心误差分析处理，得到偏心误差幅值和偏心误差相位；前馈补偿单元，被配置成基于上述偏心误差幅值和上述偏心误差相位，对上述原始位置信息序列进行前馈补偿处理，得到偏心补偿后的位置信息序列；温度补偿量计算单元，被配置成将上述偏心补偿后的位置信息序列和上述温度信息输入至预设的磁栅温度误差模型中，得到温度补偿量；温度补偿单元，被配置成基于上述温度补偿量，对上述偏心补偿后的位置信息序列进行温度补偿处理，得到补偿后的位置信息；信号输出单元，被配置成基于上述补偿后的位置信息，对上述磁栅信号进行误差补偿处理，得到误差补偿后的磁栅信号，以将磁栅信号输出。

5、第三方面，本公开的一些实施例提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，其上存储有一个或多个程序，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行，使得一个或多个处理器实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

6、第四方面，本公开的一些实施例提供了一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其中，程序被处理器执行时实现如第一方面中任一实现方式描述的方法。

7、本公开的上述各个实施例具有如下有益效果：通过本公开的一些实施例的一种磁栅测量误差动态补偿方法，能够提高磁栅测量误差补偿的精确度和系统在动态条件下的测量稳定性。具体来说，造成相关的磁栅测量误差补偿不够精确的原因在于：出厂标定方案将磁栅测量系统中的各类误差来源混在一起修正，没有区分各类误差独立处理，且参数固定，适应不了温度和老化带来的变化。基于此，本公开的一些实施例的磁栅测量误差动态补偿方法，首先，获取磁栅尺输出的磁栅信号和温度传感器输出的温度信息。之后，对上述磁栅信号进行滤波抑制处理，得到滤波抑制后的磁栅信号。由此，抑制了磁栅信号中的噪声、高频干扰及直流偏置等非理想成分，校准了幅值不平衡和相位偏移，抑制了磁栅尺磁场非正弦分布引入的奇次谐波，为后续位置解算和误差补偿提供了输入信号。接着，对上述滤波抑制后的磁栅信号进行位置解算处理，得到原始位置信息序列。由此，将磁栅信号转换为可量化的位置信息，为后续误差的辨识与补偿提供统一的处理对象，使得偏心误差分析和温度误差补偿能够对同一位置数据进行协同处理。随后，基于上述磁栅尺的读数头安装位置，对上述原始位置信息序列进行偏心误差分析处理，得到偏心误差幅值和偏心误差相位。由此，将磁栅信号转换为可量化的位置信息，为后续误差的辨识与补偿提供统一的处理对象，使得偏心误差分析和温度误差补偿能够对同一位置数据进行协同处理。在此基础上，基于上述偏心误差幅值和上述偏心误差相位，对上述原始位置信息序列进行前馈补偿处理，得到偏心补偿后的位置信息序列。由此，利用偏心误差特征参数构建前馈补偿量，在位置域中消除偏心误差对测量结果的影响，避免不同类型误差的叠加对温度补偿精度所造成的干扰。进而，将上述偏心补偿后的位置信息序列和上述温度信息输入至预设的磁栅温度误差模型中，得到温度补偿量。由此，利用融合了实时温度信息的磁栅温度误差模型计算温度补偿量，使得温度补偿量能够随实际工作温度的变化而动态调整，避免了出厂固定参数在温度环境变化后与当前误差特性不匹配的问题，保证了温度补偿的时效性和准确性。然后，基于上述温度补偿量，对上述偏心补偿后的位置信息序列进行温度补偿处理，得到补偿后的位置信息。由此，将温度补偿量叠加至已消除偏心误差的位置信息序列上，消减了温度变化引起的磁栅材料磁特性改变导致的测量偏差。最后，基于上述补偿后的位置信息，对上述磁栅信号进行误差补偿处理，得到误差补偿后的磁栅信号，以将磁栅信号输出。由此，解决了信号幅相失衡以及长期运行导致电子器件老化、输出信号幅值和相位精度下降的问题。综上，本公开实施例的磁栅测量误差动态补偿方法，提升了磁栅测量系统的测量精度和长期运行可靠性。

1.一种磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述基于所述磁栅尺的读数头安装位置，对所述原始位置信息序列进行偏心误差分析处理，得到偏心误差幅值和偏心误差相位的步骤包括：

3.根据权利要求1所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述基于所述偏心误差幅值和所述偏心误差相位，对所述原始位置信息序列进行前馈补偿处理，得到偏心补偿后的位置信息序列的步骤包括：

4.根据权利要求3所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述基于所述偏心误差幅值和所述偏心误差相位，构建偏心补偿函数的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述预设的磁栅温度误差模型是分段多项式数学模型，以及所述磁栅温度误差模型构建的步骤包括：

6.根据权利要求1所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述基于所述温度补偿量，对所述偏心补偿后的位置信息序列进行温度补偿处理，得到补偿后的位置信息的步骤包括：

7.根据权利要求1所述的磁栅测量误差动态补偿方法，其特征在于，所述基于所述补偿后的位置信息，对所述磁栅信号进行误差补偿处理，得到误差补偿后的磁栅信号，以将磁栅信号输出的步骤包括：

8.一种磁栅测量误差动态补偿装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

10.一种计算机可读介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，其中，所述程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一所述的磁栅测量误差动态补偿方法。