基于SIMOTION 的带距离编码光栅尺回零算法研究

孔 阳，裴晓宇，张 健

（中国航空工业集团公司 北京航空精密机械研究所，北京 100076）

0 引言

随着国家工业水平的飞速提升，机床作为装备制造的基础，也显现了巨大发展，各种多轴联动检测装备、大型高精度加工装备应运而生。光栅尺是闭环伺服控制系统中常见的一种位移传感器，可作为直线位移和角度位移反馈，根据测量原理不同，可分为绝对式光栅尺和增量式光栅尺[1]。

应用绝对式光栅尺，设备上电后就可得知位置信息，控制系统设计简单，但工艺制作复杂，使用成本较高[2-3]。传统的增量式光栅尺是周期性的光栅刻线，只有间隔不变的“零点标记”刻度与增量计数刻度，结构简单，在成本控制上具有极大优势。其位置信息是通过计算自某计数起点开始的增量数而获得。这个计数起点无法获取当前坐标相对机床坐标的绝对位置信息，需要设置实际的位置参考点来确定，俗称回零方法。此种方法存在一定局限性，特别是针对长行程进给轴的大型数控机床[4-7]，单一参考点在回零运动时，需要返回参考点，给操作带来极大不便，单轴往复运动更易造成加工事故。若增加参考点，控制系统较为复杂，容易造成回零位置偏差，产生质量事故[8]。

带距离编码参考标记的增量光栅尺相对于传统光栅尺，增加了位于“零点标记”之间的“距离编码参考标记”刻度，距离编码参考标记的间隔一般比零点标记的间隔大一个栅距，使得它与相邻零点标记的相对位置产生变化，控制系统可根据这一变化来区分当前增量计数脉冲在光栅尺上的实际位置[9]。……