本发明涉及编码器领域，更具体地说，涉及一种绝对值编码器补偿参数获取方法及系统。
背景技术
随着工控技术的飞速发展，制造业产业升级的不断推进，为伺服产业的发展提供了巨大的市场。编码器作为伺服系统中的反馈器件，有效提高了伺服系统的工作精度。而绝对值编码器，因其输出的每一个位置绝对唯一、抗干扰，已经越来越广泛地应用到各种工业系统中，以进行角度、长度测量和定位控制。
基于游标解算原理的绝对值光电编码器，通过主码道a、游标码道b以及段码道c三个码道码盘对单圈绝对位置进行细分，如图1所示。在上述绝对值光电编码器中，单圈的每个位置在主码道a与游标码道b上产生的模拟信号有唯一固定相位差，以此来实现绝对位置的识别，原理同游标卡尺。具体地，在第x个主码道a与游标码道b刻线的相位差θ的范围为：(2π/总刻线数)×(x-1)<θ<＝(2π/总刻线数)×x。
实际上，通过主码道a、游标码道b即可细分出绝对位置信息。为了降低系统精度的要求及码道加工难度，绝对值光电编码器还引入第三个“段码道”。利用主码道a/段码道c可以解算出细分数据的低位，同时利用主码道a/游标码道b解算出的细分数据的高位，可以得到完整的绝对位置，以此提高错误容限。
在理想情况下，可认为三个码道在每一圈的第一个刻线是完全对齐的。但在实际应用中，由于码盘刻制工艺、装配工艺、光源发散等因素，会造成码道误差，即零点漂移，如图2所示：主码道a与段码道c无法严格按照“分段对齐”的规则对齐；主码道/游标码道解算出的高位与主码道/段码道解算出的低位在拼接时也可能会出现衔接问题；当物理位置处于在任意主码道刻线交接处时，主码道/段码道解算出的低位也无法保证完全计算正确。
为了提高测量精度，需针对上述零点漂移做出漂移补偿，目前一般通过定制的漂移补偿芯片来实现漂移补偿，但该定制的漂移补偿芯片造价昂贵，因而造成绝对值编码器的总体成本高昂。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对上述绝对值编码器成本高昂的问题，提供一种绝对值编码器补偿参数获取方法及系统。
本发明解决上述技术问题的技术方案是，提供一种绝对值编码器补偿参数获取方法，包括以下步骤：
从所述绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息；
根据所述绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将所述角度偏移作为第一补偿值，所述第一补偿值用于对所述绝对值编码器的段码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取方法中，所述方法包括：
分别获取所述绝对值编码器的主码道的瞬时角度、游标码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；
根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算出第一绝对位置；
使用所述第一补偿值对所述段码道瞬时角度进行补偿，并根据所述主码道瞬时角度、游标码道瞬时角度以及经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得第二绝对位置；
将所述第一绝对位置和第二绝对位置比较，并将比较获得的误差作为第二补偿值，所述第二补偿值用于对所述绝对值编码器的游标码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取方法中，所述第二绝对位置由第一细分数据的低位和第二细分数据的高位合成，其中：
所述第一细分数据根据所述主码道瞬时角度和经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得；
所述第二细分数据根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算获得。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取方法中，所述方法包括：
分别获取所述绝对值编码器的主码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；
使用所述第一补偿值对所述段码道瞬时角度进行补偿，并根据所述主码道瞬时角度以及经过所述第一补偿值补偿后的段码道角度解算获得第三绝对位置，以及根据所述主码道瞬时角度解算获得第四绝对位置；
将所述第三绝对位置的低位与所述第四绝对位置的低位比较，并将比较获得的误差作为第三补偿值，所述第三补偿值用于对所述绝对值编码器的主码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取方法中，从所述绝对值编码器获取的主码道角度信息和段码道角度信息包括：所述编码器运行至少一周时，所述绝对值编码器在所有采样点生成的主码道角度和段码道角度。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取方法中，所述根据所述绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移包括：
获取所述主码道刻线和所述段码道刻线的所有对齐点；
计算每一对齐点处的角度瞬时偏移，并取所有角度瞬时偏移的平均值作为角度偏移。
本发明还提供一种绝对值编码器补偿参数获取系统，包括存储装置和处理装置，所述存储装置中存储有供所述处理装置运行的代码，以执行如上所述的方法。
本发明还提供一种绝对值编码器补偿参数获取系统，包括码道信息获取单元以及第一计算单元，其中：所述码道信息获取单元，用于从所述绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息；所述第一计算单元，用于根据所述绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将所述角度偏移作为第一补偿值，所述第一补偿值用于对所述绝对值编码器的段码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取系统中，所述系统还包括第一解算单元、第二解算单元及第二计算单元；其中：所述码道信息获取单元还用于分别获取所述绝对值编码器的主码道的瞬时角度、游标码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；所述第一解算单元，用于根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算出第一绝对位置；所述第二解算单元，用于使用所述第一补偿值对所述段码道瞬时角度进行补偿，并根据所述主码道瞬时角度、游标码道瞬时角度以及经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得第二绝对位置；所述第二计算单元，用于将所述第一绝对位置和第二绝对位置比较，并将比较获得的误差作为第二补偿值，所述第二补偿值用于对所述绝对值编码器的游标码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取系统中，所述第二解算单元通过将第一细分数据的低位和第二细分数据的高位合成所述第二绝对位置，其中：所述第一细分数据根据所述主码道瞬时角度和经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得；所述第二细分数据根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算获得。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取系统中，所述系统还包括第三解算单元、第四解算单元以及第三计算单元：其中：所述码道信息获取单元还用于分别获取所述绝对值编码器的主码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；所述第三解算单元，用于使用所述第一补偿值对所述段码道瞬时角度进行补偿，并根据所述主码道瞬时角度以及经过所述第一补偿值补偿后的段码道角度解算获得第三绝对位置；所述第四解算单元，用于根据所述主码道瞬时角度解算获得第四绝对位置；所述第三计算单元，用于将所述第三绝对位置的低位与所述第四绝对位置的低位比较，并将比较获得的误差作为第三补偿值，所述第三补偿值用于对所述绝对值编码器的主码道角度进行补偿。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取系统中，所述码道信息获取单元获取的主码道角度信息和段码道角度信息包括：所述编码器运行至少一周时，所述绝对值编码器在所有采样点生成的主码道角度和段码道角度。
在本发明所述的绝对值编码器补偿参数获取系统中，所述第一计算单元将所述主码道刻线和所述段码道刻线的所有对齐点处的角度瞬时偏移的平均值作为角度偏移。
本发明的绝对值编码器补偿参数获取方法及系统，根据绝对值编码器运行时的主码道角度信息、段码道角度信息来计算的第一补偿值，从而绝对值编码器可使用该第一补偿值对段码道角度进行补偿，无需增加高昂的成本即可提高绝对值编码器输出的位置精度。本发明还通过计算游标衔接误差生成第二补偿值，从而绝对值编码器可使用该第二补偿值对游标码道角度进行补偿；本发明还通过计算低位误差生成第三补偿值，从而绝对值编码器可使用该第三补偿值对主码道角度进行进一步补偿，进一步提高绝对值编码器输出的位置精度。
附图说明
图1是绝对值编码器理想码道示意图；
图2是绝对值编码器实际码道示意图；
图3是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第一实施例的示意图；
图4是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第二实施例的示意图；
图5是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第三实施例的示意图；
图6是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第四实施例的示意图；
图7是本发明绝对值编码器补偿参数获取系统第一实施例的示意图；
图8是本发明绝对值编码器补偿参数获取系统第二实施例的示意图；
图9是本发明绝对值编码器补偿参数获取系统第三实施例的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图3所示，是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第一实施例的示意图，该方法可在与绝对值编码器连接的上位机中实现。本实施例中的绝对值编码器补偿参数获取方法包括以下步骤：
步骤s31：从绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息。上述获取的主码道角度信息和段码道角度信息可以为三角波。
在该步骤中，优选在绝对值编码器匀速运行时进行主码道角度信息和段码道角度信息获取，从而提高精度。具体地，可先控制电机匀速转动，且电机转速不能太快(例如最好不超过1000转/分)，否则不利于主码道角度信息和段码道角度信息的采集。特别地，上述获取的主码道信息和段码道信息至少包括一个持续时间内的绝对值编码器在所有采样点生成的主码道角度和段码道角度，在上述持续时间内，主码道刻线和段码道刻线至少对齐一次(在主码道刻线和段码道刻线对齐处，主码道的角度达到最大值、段码道的角度达到最大值)。
为提高准确性，从绝对值编码器获取的主码道角度信息和段码道角度信息包括：编码器运行至少一周时，绝对值编码器在所有采样点生成的主码道角度和段码道角度。
步骤s32：根据绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将该角度偏移作为第一补偿值输出。上述第一补偿值可写入绝对值编码器，从而绝对值编码器可使用该第一补偿值对段码道角度进行补偿，提高绝对值编码器的输出精度。
具体地，该步骤中可根据主码道刻线和段码道刻线对齐处的段码道刻线，并利用分段对齐的对应关系，计算出每段中主码道与段码道的角度偏移。例如在1024刻线的绝对值编码器中，主码道为1024刻线，段码道为992刻线，则构成32个对齐组(每一对齐组由32个主码道刻线与31个段码道刻线构成)。在每一对齐组中，若主码道的相邻刻线之间的角度为α且段码道的相邻刻线之间的角度为β，则在该对齐组中，当主码道的第n条刻线(n≤32)与对应的段码道刻线对齐时，主码道与段码道的角度偏移为(β-α)×n。
特别地，当采集的绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息足够多，即包括多个对齐组时，可分别获取各个对齐组中主码道刻线和段码道刻线的对齐点(即刻线对齐处)，然后计算每一对齐组中对齐点处的角度瞬时偏移，并取所有角度瞬时偏移的平均值作为最终的角度偏移。
上述第一补偿值可在与绝对值编码器连接的上位机中计算获得，从而无需使用定制的漂移补偿芯片即可实现漂移补偿。
本发明还可获取用于对游标码道角度进行补偿的第二补偿值，以进一步提高绝对值编码器的精度。如图4所示，是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第二实施例的示意图，本实施例中的绝对值编码器补偿参数获取方法包括以下步骤：
步骤s41：从绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息。为提高精度，优选在绝对值编码器匀速运行时获取主码道角度信息和段码道角度信息。
步骤s42：根据绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将角度偏移作为第一补偿值输出。
步骤s43：分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度、游标码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度，并根据主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算出第一绝对位置。同样地，优选在绝对值编码器匀速运行时获取各个瞬时角度。
步骤s44：使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度、游标码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得第二绝对位置。
具体地，第二绝对位置由第一细分数据的低位和第二细分数据的高位合成，其中：第一细分数据根据所述主码道瞬时角度和经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得；第二细分数据根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算获得。
步骤s45：将第一绝对位置和第二绝对位置比较，并将比较获得的误差(即游标衔接误差)作为第二补偿值。同样地，上述第二补偿值可写入绝对值编码器，从而绝对值编码器可使用该第二补偿值对游标码道角度进行补偿，提高绝对值编码器的输出精度。
本发明还可获取用于对主码道角度进行补偿的第三补偿值，以进一步提高绝对值编码器的精度。如图5所示，是本发明绝对值编码器补偿参数获取方法第三实施例的示意图，本实施例中的绝对值编码器补偿参数获取方法包括以下步骤：
步骤s51：从绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息。
步骤s52：根据绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将角度偏移作为第一补偿值输出。
步骤s53：分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度(同样地，优选在绝对值编码器匀速运行时)，然后使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道角度解算获得第三绝对位置，以及根据主码道瞬时角度解算获得第四绝对位置。
步骤s54：将第三绝对位置的低位与第四绝对位置的低位比较，并将比较获得的误差(即低位误差)作为第三补偿值。同样地，上述第三补偿值可写入绝对值编码器，从而绝对值编码器可使用该第三补偿值对主码道角度进行补偿，提高绝对值编码器的输出精度。
本发明还可同时获取用于对段码道进行补偿的第一补偿值、用于对游标码道进行补偿的第二补偿值以及用于对主码道进行补偿的第三补偿值，此时，如图6所示，该方法包括以下步骤：
步骤s61：从绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息。
步骤s62：根据绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将角度偏移作为第一补偿值输出。
步骤s63：分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度、游标码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度，并根据主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算出第一绝对位置。
步骤s64：使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度、游标码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得第二绝对位置。
具体地，第二绝对位置由第一细分数据的低位和第二细分数据的高位合成，其中：第一细分数据根据所述主码道瞬时角度和经过所述第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得；第二细分数据根据所述主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算获得。
步骤s65：将第一绝对位置和第二绝对位置比较，并将比较获得的误差(即游标衔接误差)作为第二补偿值。同样地，上述第二补偿值可写入绝对值编码器，从而绝对值编码器可使用该第二补偿值对游标码道角度进行补偿，提高绝对值编码器的输出精度。
步骤s66：分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度，然后使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道角度解算获得第三绝对位置，以及根据主码道瞬时角度解算获得第四绝对位置。
步骤s67：将第三绝对位置的低位与第四绝对位置的低位比较，并将比较获得的误差(即低位误差)作为第三补偿值。同样地，上述第三补偿值可写入绝对值编码器，从而绝对值编码器可使用该第三补偿值对主码道角度进行补偿，提高绝对值编码器的输出精度。
上述用于获取第二补偿值的步骤(即步骤s63～s65)与用于获取第三补偿值的步骤(即步骤s66～s67)相互独立，其执行的先后顺序可交换。
本发明还提供一种绝对值编码器补偿参数获取系统，该系统包括存储装置和处理装置，且存储装置中存储有供处理装置运行的代码，以执行如上所述的方法。
如图7所示，本发明还提供一种绝对值编码器补偿参数获取系统，该绝对值编码器补偿参数获取系统可通过一个与绝对值编码器连接的上位机(例如个人电脑等)实现，该上位机中运行有对应的软件。
本实施例的绝对值编码器补偿参数获取系统包括码道信息获取单元71以及第一计算单元72，其中：码道信息获取单元71用于从绝对值编码器分别获取主码道角度信息和段码道角度信息(最好在绝对值编码器匀速运行时)。第一计算单元72用于根据绝对值编码器的主码道角度信息和段码道角度信息计算段码道相对于主码道的角度偏移，并将角度偏移作为第一补偿值。绝对值编码器可使用该第一补偿值对段码道角度进行补偿，从而提高输出位置的准确性。
为提高第一补偿值的准确性，码道信息获取单元71获取的主码道角度信息和段码道角度信息可包括：编码器运行至少一周时，绝对值编码器在所有采样点生成的主码道角度和段码道角度。相应地，第一计算单元72将主码道刻线和段码道刻线的所有对齐点处的角度瞬时偏移的平均值作为角度偏移。
如图8所示，在本发明的绝对值编码器补偿参数获取系统的另一实施例中，除了通过码道信息获取单元81以及第一计算单元82获取第一补偿值外，还通过第一解算单元83、第二解算单元84及第二计算单元85获取第二补偿值。绝对值编码器可使用该第二补偿值对游标码道角度进行补偿，从而提高输出位置的准确性。
具体地，该系统通过码道信息获取单元81分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度、游标码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；第一解算单元83则根据主码道瞬时角度和游标码道瞬时角度解算出第一绝对位置；第二解算单元84使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度、游标码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道瞬时角度解算获得第二绝对位置；第二计算单元85则将第一绝对位置和第二绝对位置比较，并将比较获得的误差作为第二补偿值。
如图9所示，在本发明的绝对值编码器补偿参数获取系统的另一实施例中，除了通过码道信息获取单元91以及第一计算单元92获取第一补偿值外，还通过第三解算单元93、第四解算单元94及第三计算单元95获取第三补偿值。绝对值编码器可使用该第三补偿值对主码道角度进行补偿，从而提高输出位置的准确性。
上述码道信息获取单元91还分别获取绝对值编码器的主码道的瞬时角度以及段码道的瞬时角度；第三解算单元93使用第一补偿值对段码道瞬时角度进行补偿，并根据主码道瞬时角度以及经过第一补偿值补偿后的段码道角度解算获得第三绝对位置；第四解算单元94根据主码道瞬时角度解算获得第四绝对位置；第三计算单元95则将第三绝对位置的低位与第四绝对位置的低位比较，并将比较获得的误差作为第三补偿值。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。