高精度角度傳感器自動標定系統(tǒng)

采用直流力矩電機分度，同步采集系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)采集，對高精度兩路關(guān)聯(lián)角度傳感器自動標定。為了實現(xiàn)秒級角度的自動標定，采用了閉環(huán)控制系統(tǒng)和角度誤差補償，在 ± 3o范圍內(nèi)，控制精度可達到 0 。 2“。利用虛擬儀器技術(shù)整合數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，使得標定高效方便。

高精度的角度測量在工業(yè)、科研和國防等各個領(lǐng) 域 都 有 著廣泛的應用。在具有特殊應用背 景 的 精 密 測 控 系 統(tǒng) 中［1 - 2］，需要利用兩組傳感器的聯(lián)合信號，對靜態(tài)角度進行測量，在 ± 3o范圍內(nèi)，角度分辨率 優(yōu) 于 0 。 3“。為 了 配 合 傳 感 器 的 研 制，實 現(xiàn) 高效率的準確標定，需要研制相應的自動標定系統(tǒng)。傳 統(tǒng) 機 械 式分度儀的角度發(fā) 生 方 法，在 精 度 和 測 量 范 圍 上 不 能 滿 足 要 求，無法實現(xiàn)自動標定［3］?；诠こ淘O計的方法，設計 了 相 應 的 由直流驅(qū)動系統(tǒng)實現(xiàn)的低速高精度角度發(fā)生裝置，同時配以 兩 路同步信號采集系統(tǒng)。

系統(tǒng)總體方案

標定用角度發(fā)生 轉(zhuǎn) 置 是 在 低 轉(zhuǎn) 速、低 負 載、高 精 度 狀 態(tài) 下運行的。為了減小傳動部分機械誤差，角度傳動采用 直 流 電 機直接驅(qū)動主軸運動的方式，進行三環(huán)閉環(huán)控制。速度 環(huán) 和 電 流環(huán)采用模擬閉環(huán)。電 流 環(huán) 采 用 LEM 霍 爾 電 流 傳 感 器，精 度 高，線性度好。速度反饋使 用 適 合 低 速 環(huán) 境 的 F / V 轉(zhuǎn) 換 獨 立 電 路模塊。位置環(huán)利用圓光柵測量系統(tǒng)進行位置反饋，實 現(xiàn) 數(shù) 字 閉環(huán)，經(jīng)過細分的圓光柵信號最小 分 辨 率 為 0. 2“。使 用 高 精 度 的同步采集卡完成采集任務。

角度控制單元的設計

由電機驅(qū)動主軸發(fā)生角度，在軸的輸出端安裝相 應 的 傳 感器支架，固定傳感器，實現(xiàn)對被測量物體的相對轉(zhuǎn)動，模 擬 角 度測量環(huán)境。電機放 置 在 靠 近 軸 承 的 位 置，直 接 套 接 在 主 軸 上，減小工作 中 主 軸 可 能 的 變 形。使 用 推 力 軸 承 防 止 軸 向 竄 動。圓光柵盡量靠近傳感器支架，放置在主軸前軸承附 近。為 保 證系 統(tǒng) 精 度，模 擬 測 量 目 標 和 整 個 軸 系 都 固 定 在 高 精 度 水 平 板上，并保持它們之間的垂直度良好。