高精度角度传感器自动标定系统

高精度角度传感器自动标定系统

采用直流力矩电机分度，同步采集系统进行数据采集，对高精度两路关联角度传感器自动标定。为了实现秒级角度的自动标定，采用了闭环控制系统和角度误差补偿，在 ± 3º范围内，控制精度可达到 0 。 2“。利用虚拟仪器技术整合数据采集和控制系统，使得标定高效方便。

高精度的角度测量在工业、科研和国防等各个领 域 都 有 着广泛的应用。在具有特殊应用背 景 的 精 密 测 控 系 统 中［1 - 2］，需要利用两组传感器的联合信号，对静态角度进行测量，在 ± 3º范围内，角度分辨率 优 于 0 。 3“。为 了 配 合 传 感 器 的 研 制，实 现 高效率的准确标定，需要研制相应的自动标定系统。传 统 机 械 式分度仪的角度发 生 方 法，在 精 度 和 测 量 范 围 上 不 能 满 足 要 求，无法实现自动标定［3］。基于工程设计的方法，设计 了 相 应 的 由直流驱动系统实现的低速高精度角度发生装置，同时配以 两 路同步信号采集系统。

系统总体方案

标定用角度发生 转 置 是 在 低 转 速、低 负 载、高 精 度 状 态 下运行的。为了减小传动部分机械误差，角度传动采用 直 流 电 机直接驱动主轴运动的方式，进行三环闭环控制。速度 环 和 电 流环采用模拟闭环。电 流 环 采 用 LEM 霍 尔 电 流 传 感 器，精 度 高，线性度好。速度反馈使 用 适 合 低 速 环 境 的 F / V 转 换 独 立 电 路模块。位置环利用圆光栅测量系统进行位置反馈，实 现 数 字 闭环，经过细分的圆光栅信号最小 分 辨 率 为 0. 2“。使 用 高 精 度 的同步采集卡完成采集任务。

角度控制单元的设计

由电机驱动主轴发生角度，在轴的输出端安装相 应 的 传 感器支架，固定传感器，实现对被测量物体的相对转动，模 拟 角 度测量环境。电机放 置 在 靠 近 轴 承 的 位 置，直 接 套 接 在 主 轴 上，减小工作 中 主 轴 可 能 的 变 形。使 用 推 力 轴 承 防 止 轴 向 窜 动。圆光栅尽量靠近传感器支架，放置在主轴前轴承附 近。为 保 证系 统 精 度，模 拟 测 量 目 标 和 整 个 轴 系 都 固 定 在 高 精 度 水 平 板上，并保持它们之间的垂直度良好。