机械工程学报

作者：金雨生, 丁建军, 李常胜, 刘阳鹏, 刘昕东

单位：1. 西安交通大学机械工程学院 西安 710049;2. 陕西阿拉丁精仪科技有限公司 西安 710119;3. 北京合康新能变频技术有限公司苏州分公司 苏州 215000

关键词：测角误差,误差自校准,傅里叶时移,数据融合,读数头布局,圆光栅编码器；

基金：陕西省自然科学基金(2024JC-YBQN-0417)、东莞市重大科技(20231200300212)和陕西省重点研发计划(2022QCY-LL-09)资助项目。

圆光栅角编码器的综合精度直接关系到高端装备与精密检测性能。针对基于自准直仪和多面棱体的离散标定测点稀疏、难以表征全圆误差分布的问题，提出一套无需外部基准的自校准体系：构建基于傅里叶时移特征的测角误差检测模型，推导多传感器测角数据和误差谱的解析传递关系，并设计最小方差、平均和传递函数模值三类权重的数据融合策略，实现全圆连续误差提取与补偿。围绕传感器布局、融合权重、传感器一致性与采样密度开展仿真(含安装相位与噪声的蒙特卡洛)与试验验证。基于雷尼绍REXM20USA255码盘及配套的T2001-30A读数头和Ti2000A12E细分盒搭建角度计量平台，并与光电自准直仪与多面棱体检测结果进行比对，试验结果表明：在最小方差权重下检测效果最佳，单传感器经自校准后的全圆绝对误差约±0.8″；提升采样密度可显著降低谐波误差残余(PV值由0.29″降至0.10″)；综合可观测性与抗噪声能力，推荐三读数头布局。该方法验证了自校准理论的有效性，为无法配置外部高精度仪器的场景提供可部署方案。

来源：2026年第4期

《机械工程学报》期刊编辑部

查看机械工程学报杂志2026年第4期