CN116481582B - 一种增量式光电编码器精度检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及光电编码器精度检测技术领域，具体为一种增量式光电编码器精度检测系统，包括码盘检测分析模块、环境检测分析模块、运行测试模块、精度解析模块、显示终端和云存储库。从一方面来说，通过对光电编码器对应的温度稳定状态和电源稳定状态进行检测和分析，加强了光电编码器对应精度分析的科学依据性，避免了因电源稳定性和温度稳定性造成光电编码器精度测量结果存在误差，大幅度提升了光电编码器精度检测分析结果的可靠性和有效性。从另一方面来说，通过对光电编码器的码盘转动速度进行检测和其运行速度测试，在很大程度上避免了速度检测分析结果的不确定性和片面性，大幅度提升了光电编码器速度检测结果的说服力。

Description

一种增量式光电编码器精度检测系统

技术领域

本发明涉及光电编码器精度检测技术领域，具体为一种增量式光电编码器精度检测系统。

背景技术

随着数控技术朝着高速高精度方向不断发展，数控机床对光电编码器的位置检测精度提出了越来越高的要求。光电编码器，是以高精度计量光栅作为检测元件，不仅能够实现位置和速度的数字化测量，同时其还具备测量范围广、使用可靠、易于维护等特点，由此可见，对光电编码器的精度进行检测显得尤为重要。

目前对光电编码器的精度进行检测和分析，通常通过单一层面对其进行检测和分析，导致其检测维度和分析结果存在片面性和单一性，不利于对光电编码器的精度进行全面、深度的分析。

目前对光电编码器的精度进行检测和分析时，往往忽略了对光电编码器对应的电源稳定性和环境稳定性进行分析，使得分析结果不够精准，存在一定的误差，分析结果的代表性不强。

发明内容

本发明的目的在于提供一种增量式光电编码器精度检测系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种增量式光电编码器精度检测系统，包括：

码盘检测分析模块，用于对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测，并由此对光电编码器对应码盘的基本条件评估系数进行分析；

环境检测分析模块，用于对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的环境状态进行检测，并由此对光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数进行分析；

运行测试模块，用于对光电编码器在各检测时间段的码盘转动速度进行检测，同时对光电编码器在各检测时间段对应的运行速度进行测试；

精度解析模块，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行解析；

显示终端，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行相应的显示；

云存储库，用于存储码盘对应的参考缝隙宽度，存储允许温度差、允许电流差、允许电压差，存储光电编码器对应码盘的孔隙数量，并存储小车对应的重量。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测，其具体检测步骤如下：

201：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的表观图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的表观图像，并从中提取光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度；

202：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的安装图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的安装图像，从中提取光电编码器对应码盘的平面，并获取光电编码器对应码盘的平面与设定的底部平面之间的夹角，作为光电编码器对应码盘的倾斜角度。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器对应码盘的基本条件评估系数进行分析，其具体分析过程如下：

301：将光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度记为，i表示为各缝隙的编号，，并从中提取最大缝隙宽度和最小缝隙宽度，分别记为/>和/>，同时计算光电编码器对应码盘的平均缝隙宽度，记为/>；

302：通过计算得到光电编码器对应码盘的透光缝隙评估指数；

303：将光电编码器对应码盘的倾斜角度记为，并通过计算得到光电编码器对应码盘的安装状态评估指数/>；

304：依据公式计算出光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>表示为光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>分别表示为设定的透光缝隙评估指数、安装状态评估指数对应的系数因子。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的环境状态进行检测，其具体检测方式为：

通过温度传感器对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度，并记为，f表示为各检测时间段的编号，/>，j表示为各检测时间点的编号，/>；

通过万用表对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压分别进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压，分别记为和/>。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数进行分析，其具体分析过程为：

501：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度内提取最大温度、最小温度和中值温度，分别记为、/>和/>；

502：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的温度稳定评估指数，在（1）式中，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的参考温度，在（2）式中，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的温度稳定评估指数，/>表示为自然常数，/>表示为云存储库中存储的允许温度差，分别表示为设定的检测时间点温度差、最大温度差、最小温度差、中值温度差对应的指数因子；

503：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流内提取最大电流和最小电流，分别记为和/>，从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电压内提取最大电压和最小电压，分别记为/>和/>；

504：通过计算得到光电编码器对应各检测时间段的电源稳定评估指数；

505：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的环境影响系数，/>分别表示为设定的温度稳定评估指数、电源稳定评估指数对应的系数因子。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器在各检测时间段的码盘转动速度进行检测，其具体检测方式为：

统计光电编码器在各检测时间段中红外线通过码盘内孔隙的数量，并记为，从云存储库中提取光电编码器对应码盘的孔隙数量，记为/>，统计各检测时间段的时长，记为/>；

通过速度计算公式计算出光电编码器对应各检测时间段的码盘转动速度。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器在各检测时间段对应的运行速度进行测试，其具体测试方式为：

通过光电编码器在各检测时间段内带动小车进行移动距离测试，得到光电编码器对应各检测时间段内小车的移动距离，记为；

通过速度计算公式计算出光电编码器对应各检测时间段的运行速度。

作为本发明的进一步改进，对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行解析，其具体解析过程如下：

801：从云存储库中提取小车对应的重量，并将其与设定的各重量对应的速度影响因子进行匹配，得到小车对应的速度影响因子，记为；

802：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的影响比例系数，/>分别表示为设定的基本条件评估系数、环境影响系数、速度影响因子对应的比例因子；

803：将光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数与设定的各影响等级对应的影响比例系数进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的影响等级，并将其与设定的各影响等级对应速度允许差进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的速度允许差，记为；

804：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的精度评估系数，/>表示为预设的光电编码器的控制速度，/>分别表示为设定的码盘转动速度、运行速度对应的精度转换因子。

本发明的有益效果：

本发明通过对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测和分析，不仅弥补了当前技术中对光电编码器精度分析片面的缺陷，同时还在一定程度上直观地反应了光电编码器对应的基本状态，为后续光电编码器精度的分析提供了有力的数据支撑。

本发明通过对光电编码器对应的温度稳定状态和电源稳定状态进行检测和分析，实现了对光电编码器对应的电源稳定性和温度稳定性的分析，进一步加强了光电编码器对应精度分析的科学依据性，避免了因电源稳定性和温度稳定性造成光电编码器精度测量结果存在误差，大幅度提升了光电编码器精度检测分析结果的可靠性和有效性。

本发明通过对光电编码器对应码盘转动速度进行检测，同时对光电编码器进行运行速度测试，在很大程度上避免了速度检测分析结果的不确定性和片面性，大幅度提升了光电编码器速度检测结果的说服力。

本发明通过对光电编码器对应基本条件评估系数、环境影响系数和速度影响因子进行综合分析，进而基于此对光电编码器对应的精度评估系数进行分析，大幅度提升了光电编码器对应精度分析结果的代表性、科学性和全面性，直观地反映了光电编码器对应的精度检测结果，便于后续对光电编码器进行相应的调整。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，本发明为一种增量式光电编码器精度检测系统，包括码盘检测分析模块、环境检测分析模块、运行测试模块、精度解析模块、显示终端和云存储库。

码盘检测分析模块分别与精度解析模块和云存储库连接，环境检测分析模块分别与精度解析模块和云存储库连接，运行测试模块分别与精度解析模块和云存储库连接，精度解析模块分别与显示终端和云存储库连接。

码盘检测分析模块用于对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测，其具体检测步骤如下：

201：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的表观图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的表观图像，并从中提取光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度。

202：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的安装图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的安装图像，从中提取光电编码器对应码盘的平面，并获取光电编码器对应码盘的平面与设定的底部平面之间的夹角，作为光电编码器对应码盘的倾斜角度。

码盘检测分析模块，还用于对光电编码器对应码盘的基本条件评估系数进行分析，其具体分析过程如下：

301：将光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度记为，i表示为各缝隙的编号，，并从中提取最大缝隙宽度和最小缝隙宽度，分别记为/>和/>，同时计算光电编码器对应码盘的平均缝隙宽度，记为/>。

302：依据公式计算出光电编码器对应码盘的透光缝隙评估指数，/>表示为光电编码器对应码盘的透光缝隙评估指数，表示为存储的码盘对应的参考缝隙宽度，/>分别表示为设定的缝隙宽度、最大缝隙宽度、最小缝隙宽度对应的评估因子。

303：将光电编码器对应码盘的倾斜角度记为，依据公式/>计算出光电编码器对应码盘的安装状态评估指数，/>表示为光电编码器对应码盘的安装状态评估指数，/>表示为设定码盘参考倾斜角度，/>表示为设定的允许倾斜角度差。

304：依据公式计算出光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>表示为光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>分别表示为设定的透光缝隙评估指数、安装状态评估指数对应的系数因子。

在一个具体的实施例中，本发明通过对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测和分析，不仅弥补了当前技术中对光电编码器精度分析片面的缺陷，同时还在一定程度上直观地反应了光电编码器对应的基本状态，为后续光电编码器精度的分析提供了有力的数据支撑。

环境检测分析模块用于对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的环境状态进行检测，其具体检测方式为：

通过温度传感器对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度，并记为，f表示为各检测时间段的编号，/>，j表示为各检测时间点的编号，/>。

通过万用表对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压分别进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压，分别记为和/>。

环境检测分析模块对光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数进行分析，其具体分析过程为：

501：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度内提取最大温度、最小温度和中值温度，分别记为、/>和/>；其中中值温度具体为：将光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度按照从大到小的顺序依次进行排列，并从中提取各检测时间段中的中位数温度，作为中值温度。

502：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的温度稳定评估指数，在（1）式中，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的参考温度，在（2）式中，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的温度稳定评估指数，/>表示为自然常数，/>表示为云存储库中存储的允许温度差，分别表示为设定的检测时间点温度差、最大温度差、最小温度差、中值温度差对应的指数因子。

503：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流内提取最大电流和最小电流，分别记为和/>，从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电压内提取最大电压和最小电压，分别记为/>和/>。

504：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的电源稳定评估指数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电流稳定评估指数，/>表示为存储的允许电流差，/>分别表示为设定的极值电流差、最大电流差、最小电流差对应的影响因子，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电压稳定评估指数，/>表示为存储的允许电压差，/>分别表示为设定的极值电压差、最大电压差、最小电压差对应的影响因子，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电源稳定评估指数，/>分别表示为设定的电流稳定评估指数、电压稳定评估指数对应的影响因子。

505：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的环境影响系数，/>分别表示为设定的温度稳定评估指数、电源稳定评估指数对应的系数因子。

在一个具体的实施例中，本发明通过对光电编码器对应的温度稳定状态和电源稳定状态进行检测和分析，实现了对光电编码器对应的电源稳定性和温度稳定性的分析，进一步加强了光电编码器对应精度分析的科学依据性，避免了因电源稳定性和温度稳定性造成光电编码器精度测量结果存在误差，大幅度提升了光电编码器精度检测分析结果的可靠性和有效性。

运行测试模块，用于对光电编码器在各检测时间段的码盘转动速度进行检测，其具体检测方式为：

统计光电编码器在各检测时间段中红外线通过码盘内孔隙的数量，并记为，从云存储库中提取光电编码器对应码盘的孔隙数量，记为/>，统计各检测时间段的时长，记为/>。

依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的码盘转动速度，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的码盘转动速度。

运行测试模块，用于对光电编码器在各检测时间段对应的运行速度进行测试，其具体测试方式为：

通过光电编码器在各检测时间段内带动小车进行移动距离测试，得到光电编码器对应各检测时间段内小车的移动距离，记为。

依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的运行速度，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的运行速度。

在一个具体的实施例中，本发明通过对光电编码器对应码盘转动速度进行检测，同时对光电编码器进行运行速度测试，在很大程度上避免了速度检测分析结果的不确定性和片面性，大幅度提升了光电编码器速度检测结果的说服力。

精度解析模块，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行解析，其具体解析过程如下：

801：从云存储库中提取小车对应的重量，并将其与设定的各重量对应的速度影响因子进行匹配，得到小车对应的速度影响因子，记为。

802：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的影响比例系数，/>分别表示为设定的基本条件评估系数、环境影响系数、速度影响因子对应的比例因子。

803：将光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数与设定的各影响等级对应的影响比例系数进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的影响等级，并将其与设定的各影响等级对应速度允许差进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的速度允许差，记为。

804：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的精度评估系数，/>表示为预设的光电编码器的控制速度，/>分别表示为设定的码盘转动速度、运行速度对应的精度转换因子。

在一个具体的实施例中，本发明通过对光电编码器对应基本条件评估系数、环境影响系数和速度影响因子进行综合分析，进而基于此对光电编码器对应的精度评估系数进行分析，大幅度提升了光电编码器对应精度分析结果的代表性、科学性和全面性，直观地反映了光电编码器对应的精度检测结果，便于后续对光电编码器进行相应的调整。

显示终端，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行相应的显示。

云存储库，用于存储码盘对应的参考缝隙宽度，存储允许温度差、允许电流差、允许电压差，存储光电编码器对应码盘的孔隙数量，并存储小车对应的重量。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种增量式光电编码器精度检测系统，其特征在于，包括：

码盘检测分析模块，用于对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测，并由此对光电编码器对应码盘的基本条件评估系数进行分析：

301：将光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度记为，i表示为各缝隙的编号，，并从中提取最大缝隙宽度和最小缝隙宽度，分别记为/>和/>，同时计算光电编码器对应码盘的平均缝隙宽度，记为/>；

302：通过计算得到光电编码器对应码盘的透光缝隙评估指数；

303：将光电编码器对应码盘的倾斜角度记为，并通过计算得到光电编码器对应码盘的安装状态评估指数/>；

304：依据公式计算出光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>表示为光电编码器对应码盘的基本条件评估系数，/>分别表示为设定的透光缝隙评估指数、安装状态评估指数对应的系数因子；

环境检测分析模块，用于对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的环境状态进行检测：

通过温度传感器对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度，并记为，f表示为各检测时间段的编号，/>，j表示为各检测时间点的编号，/>；

通过万用表对光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压分别进行检测，得到光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流和电压，分别记为和；

对光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数进行分析：

501：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的温度内提取最大温度、最小温度和中值温度，分别记为、/>和/>；

502：依据公式：

计算出光电编码器对应各检测时间段的温度稳定评估指数，在（1）式中，表示为光电编码器对应第f个检测时间段的参考温度，在（2）式中，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的温度稳定评估指数，/>表示为自然常数，/>表示为云存储库中存储的允许温度差，/>分别表示为设定的检测时间点温度差、最大温度差、最小温度差、中值温度差对应的指数因子；

503：从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电流内提取最大电流和最小电流，分别记为和/>，从光电编码器对应各检测时间段中各检测时间点的电压内提取最大电压和最小电压，分别记为/>和/>；

504：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的电源稳定评估指数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电流稳定评估指数，/>表示为存储的允许电流差，/>分别表示为设定的极值电流差、最大电流差、最小电流差对应的影响因子，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电压稳定评估指数，/>表示为存储的允许电压差，/>分别表示为设定的极值电压差、最大电压差、最小电压差对应的影响因子，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的电源稳定评估指数，/>分别表示为设定的电流稳定评估指数、电压稳定评估指数对应的影响因子；

505：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的环境影响系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的环境影响系数，/>分别表示为设定的温度稳定评估指数、电源稳定评估指数对应的系数因子；

运行测试模块，用于对光电编码器在各检测时间段的码盘转动速度进行检测，同时对光电编码器在各检测时间段对应的运行速度进行测试；

精度解析模块，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行解析：

801：从云存储库中提取小车对应的重量，并将其与设定的各重量对应的速度影响因子进行匹配，得到小车对应的速度影响因子，记为；

802：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的影响比例系数，/>分别表示为设定的基本条件评估系数、环境影响系数、速度影响因子对应的比例因子；

803：将光电编码器对应各检测时间段的影响比例系数与设定的各影响等级对应的影响比例系数进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的影响等级，并将其与设定的各影响等级对应速度允许差进行匹配，得到光电编码器对应各检测时间段的速度允许差，记为；

804：依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的精度评估系数，表示为光电编码器对应各检测时间段的运行速度，/>表示为预设的光电编码器的控制速度，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的码盘转动速度，/>分别表示为设定的码盘转动速度、运行速度对应的精度转换因子；

显示终端，用于对光电编码器对应各检测时间段的精度评估系数进行相应的显示；

云存储库，用于存储码盘对应的参考缝隙宽度，存储允许温度差、允许电流差、允许电压差，存储光电编码器对应码盘的孔隙数量，并存储小车对应的重量。

2.根据权利要求1所述的一种增量式光电编码器精度检测系统，其特征在于，所述对光电编码器对应码盘的透光质量和安装状态进行检测，其具体检测步骤如下：

201：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的表观图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的表观图像，并从中提取光电编码器对应码盘上各缝隙的宽度；

202：通过智能高清摄像头对光电编码器对应码盘的安装图像进行采集，得到光电编码器对应码盘的安装图像，从中提取光电编码器对应码盘的平面，并获取光电编码器对应码盘的平面与设定的底部平面之间的夹角，作为光电编码器对应码盘的倾斜角度。

3.根据权利要求1所述的一种增量式光电编码器精度检测系统，其特征在于，所述对光电编码器在各检测时间段的码盘转动速度进行检测，其具体检测方式为：

统计光电编码器在各检测时间段中红外线通过码盘内孔隙的数量，并记为，从云存储库中提取光电编码器对应码盘的孔隙数量，记为/>，统计各检测时间段的时长，记为/>；

依据公式计算出光电编码器对应各检测时间段的码盘转动速度，/>表示为光电编码器对应第f个检测时间段的码盘转动速度。

4.根据权利要求1所述的一种增量式光电编码器精度检测系统，其特征在于，所述对光电编码器在各检测时间段对应的运行速度进行测试，其具体测试方式为：

通过光电编码器在各检测时间段内带动小车进行移动距离测试，得到光电编码器对应各检测时间段内小车的移动距离，记为；

通过速度计算公式计算出光电编码器对应各检测时间段的运行速度。