背隙误差补偿方法、装置、系统、计算机设备及放射设备 技术领域
本发明涉及误差补偿技术领域，特别是涉及一种背隙误差补偿的方法、装置、系 统、计算机设备及放射设备。
背景技术
背隙(Backlash)即反向间隙，当电机通过传动机构驱动负载端进行往返运动时， 由于制造误差等原因，传动机构比如丝杆和丝母之间存在反向间隙，在正转后变换成反转 的时候，在一定的角度内，尽管丝杠转动，但丝母还要等间隙消除后才能运动，从而引入背 隙误差，影响运动控制精度，因此需要对背隙误差进行补偿。
传统的背隙误差补偿的方法一种是全闭环控制，使用负载端的位移传感器进行位 置控制，从而消除背隙误差，但此类方法通常无法实现高精度和平稳控制；另外一种方法是 将背隙直接测量出来，然后使用电机自带的位移传感器进行控制，将测量出来的背隙补偿 到控制系统中，但由于背隙的影响因素较多且背隙的大小并不确定，所以此类方法实际应 用意义不大。 发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种背隙误差补偿的方法、装置、系统、计 算机设备及放射设备，不仅能够有效地消除背隙误差，同时又可以实现高精度和平稳 的位置控制。
一种背隙误差补偿的方法，应用于电机通过传动机构驱动负载端运动的过程中， 所述方法包括以下步骤：
利用第一位移传感器获取所述电机所输出的第一位移量，利用第二位移传感器获 取所述负载端的第二位移量；
根据所述第一位移量与所述第二位移量之间的差值确定背隙补偿值；
根据所述背隙补偿值获取所述第一位移传感器的校准位移量。
上述背隙误差补偿的方法，通过将电机端和负载端的位移传感器结合使用，利用 电机端和负载端的位移量计算出校准位移量以进行实时背隙补偿，能够有效地消除背隙误 差，同时通过
电机端的位移传感器对负载端进行位置控制，可以达到较高的位置分辨率和 较为平稳的控制。
在其中一个实施例中，所述根据所述第一位移量与所述第二位移量之间的差值确 定背隙补偿值，包括：
计算所述第一位移量与所述第二位移量之间的差值；
将所述差值与预设的背隙上限值进行比较，并将所述差值和所述背隙上限值两者 中绝对值较小的作为所述背隙补偿值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
对所述传动机构进行多次测量操作，以得到多个背隙测量值；
所述背隙上限值大于所述多个背隙测量值的平均值，且小于所述多个背隙测量值 的最大值。
在其中一个实施例中，所述方法还包括：
根据所述校准位移量，利用所述第一位移传感器对所述负载端进行位置控制。
在其中一个实施例中，所述第一位移传感器为编码器，所述第二位移传感器为霍 尔传感器。
一种背隙误差补偿的装置，所述装置包括：
位移量获取模块，用于利用第一位移传感器获取所述电机所输出的第一位移量， 利用第二位移传感器获取所述负载端的第二位移量；
补偿值确定模块，用于根据所述第一位移量与所述第二位移量之间的差值确定背 隙补偿值；
校准量获取模块，用于根据所述背隙补偿值获取所述第一位移传感器的校准位移 量。
上述背隙误差补偿的装置，通过将电机端和负载端的位移传感器结合使用，利用 电机端和负载端的位移量计算出校准位移量以进行实时背隙补偿，能够有效地消除背隙误 差，同时通过电机端的位移传感器对负载端进行位置控制，可以达到较高的位置分辨率和 较为平稳的控制。
在其中一个实施例中，所述补偿值确定模块包括：
差值计算单元，用于将所述第一位移量与所述第二位移量进行相减运算得到两者 的差值；
补偿值选择单元，用于将所述差值与预设的背隙上限值进行比较，并选择所述差 值和所述背隙上限值两者中绝对值较小的作为所述背隙补偿值。
一种背隙误差补偿的系统，所述系统包括电机，负载端，传动机构，所述电机通过 所述传动机构驱动所述负载端运动，所述系统还包括：
第一位移传感器，设置在所述电机上，用于获取所述电机所输出的位移量；
第二位移传感器，设置在所述负载端上，用于获取所述负载端的位移量；
处理器，分别与所述第一位移传感器和所述第二位移传感器通讯连接，用于根据 相同预设时间内所述电机所输出的位移量和所述负载端的位移量获取背隙补偿值，并根据 所述背隙补偿值获取所述第一位移传感器的校准位移量。
上述背隙误差补偿的系统，通过将电机端和负载端的位移传感器结合使用，利用 电机端和负载端的位移量计算出校准位移量以进行实时背隙补偿，能够有效地消除背隙误 差，同时通过电机端的位移传感器对负载端进行位置控制，可以达到较高的位置分辨率和 较为平稳的控制。
一种放射设备，包括辐射源及用于产生适形辐射野的的多叶光栅，所述多叶 光栅包括多个光栅叶片，光栅叶片在电机的驱动下沿着指定路径移动，其特征在于，还包 括：
第一位移传感器，设置在所述电机上，用于获取所述电机所输出的位移量；
第二位移传感器，设置在所述光栅叶片上，用于获取所述光栅叶片的位移量；
处理器，分别与所述第一位移传感器和所述第二位移传感器通讯连接，用于根据 相同预设时间内所述电机所输出的位移量和所述光栅叶片的位移量获取背隙补偿值，并根 据所述背隙补偿值获取所述第一位移传感器的校准位移量。
上述放射设备，通过将电机端和光栅叶片端的位移传感器结合使用，利用电 机端和光栅叶片端的位移量计算出校准位移量以进行实时背隙补偿，能够有效地消除背隙 误差，同时通过电机端的位移传感器对光栅叶片端进行位置控制，可以达到较高的位置分 辨率和较为平稳的控制。
一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的 计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述任意一项方法的步骤。
附图说明
图1为一个实施例中背隙误差补偿方法的流程示意图；
图2为一个实施例中背隙误差补偿装置的结构示意图；
图3为图2中所示补偿值确定模块的结构示意图；
图4为一个实施例中背隙误差补偿系统的结构示意图；
图5为一个实施例中多叶光栅单元的结构示意图；
图6为应用于图5实施例中的背隙误差补偿方法的具体流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本申请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申请，并 不用于限定本申请。
图1为一个实施例中的背隙误差补偿方法的流程示意图，如图1所示，一种背隙误 差补偿的方法，应用于电机通过传动机构驱动负载运动的过程中，电机上设置有第一位移 传感器，负载端上设置有第二位移传感器，上述背隙误差补偿方法包括以下步骤：
步骤S102:利用第一位移传感器获取电机所输出的第一位移量，利用第二位移传 感器获取负载端的第二位移量。
具体地，第一位移传感器设置在电机上，第一位移传感器可以是编码器、霍尔传感 器、电感传感器等位移传感器，电机端的位移传感器通常可以达到较高的位置分辨率，第一 位移传感器测出电机端的第一位移量，第一位移量是电机控制负载端运动的指令位移量。 第二位移传感器设置在负载端上，第二位移传感器可以是霍尔传感器、电感传感器、编码器 等位移传感器，负载端由于空间等应用场所的限制，安装位移传感器比较困难，所以相较于 电机端的第一位移传感器，设置在负载端的第二位移传感器的位置分辨率和精度较低，第 二位移传感器测出负载端的第二位移量，第二位移量是负载端受电机驱动进行运动的实际 位移量。
步骤S104：根据第一位移量与第二位移量之间的差值确定背隙补偿值。
具体地，由于系统中的传动机构存在背隙，所以当电机通过传动机构驱动负载端 运动时，电机输出的指令位移量并不能驱动负载达到相同的实际位移量，即步骤S102中测 量的第一位移量与第二位移量并不相同，根据获取的第一位移量与第二位移量，可以对二 者进行计算，得到的结果即是当前的背隙补偿值，一般地，背隙误差即电机的指令位移量与 负载端的实际位移量的差值，因此将步骤S102中获取的第一位移量与第二位移量进行相减 运算，得到的结果即为系统的背隙补偿值。
步骤S106：根据背隙补偿值获取第一位移传感器的校准位移量。
具体地，根据步骤S104中得到的背隙补偿值可以对第一位移传感器进行调节，使 第一位移传感器的测量原点相对于机械远点进行补偿性的移动，从而实时地消除了背隙误 差的影响，根据背隙补偿值可以对第一位移传感器进行调节，计算出当前的零点偏置并加 入到第一位移传感器中，或者利用处理器对第一位移传感器测量的位移量进行补偿，从而 使得第一位移传感器所测量的指令位移量为校准位移量，此校准位移量与负载端的实际位 移量相等，从而使第一位移传感器可以反馈负载端的实际位移。
上述背隙误差补偿的方法，通过将电机端和负载端的位移传感器结合使用，根据 电机输出的
位移量和负载端的位移量计算出校准位移量以进行实时背隙补偿，相对于只使 用电机端的位移传感器，上述方法能够有效地消除背隙误差，相对于只使用负载端的位移 传感器，使用电机端的位移传感器对负载端进行位置控制，可以达到较高的位置分辨率和 较为平稳的控制。
在一个实施例中，步骤S104，包括：
计算第一位移量与第二位移量之间的差值；
将差值和背隙上限值进行比较，并将差值和背隙上限值两者中绝对值较小的作为 背隙补偿值。
具体地，由于空间等限制因素，设置在负载端的第二位移传感器的稳定性不是很 好，如果使用第二位移传感器不稳定时测量得到的第二位移值计算背隙补偿值，会出现结 果不准确的情况，如果补偿值过大甚至可能会导致意外情况的发生，因此需要对背隙补偿 值进行限制。在系统中存储有一个背隙上限值，此背隙上限值为背隙补偿值的可以达到的 上限，在将第一位移量与第二位移量进行相减运算得到差值后，比较此差值与背隙上限值 的绝对值大小，并选择其中绝对值较小的一个作为背隙补偿值，其中当差值与背隙上限值 的绝对值相等时，可以
选择差值和背隙上限值中任意一个作为背隙补偿值，之后再根据此 背隙补偿值调节第一位移传感器，这样背隙补偿值就被限制在背隙上限值的范围内，避免 了第二位移传感器不稳定时背隙补偿值过大造成意外情况。
在一个实施例中，上述的背隙误差补偿方法还包括：
对传动机构进行多次测量操作，以得到多个背隙测量值；
背隙上限值大于多个背隙测量值的平均值，且小于多个背隙测量值的最大值。
具体地，系统中存储的背隙上限值应该小于系统中背隙误差测量的最大值，这样 即可有效避免第二位移传感器不稳定时背隙补偿值超出合适范围，因此背隙上限值可以是 通过多次实际测量传动机构的背隙值，从得到的背隙测量值中选出合适的背隙上限值，比 如对传动机构进行五次测量，在得到的五个背隙测量值的平均值和最大值之间取一个中间 值作为背隙上限值，或者选取五个背隙测量值中第二大的值作为背隙上限值，为了使结果 更加准确，测量的次数可以更多。也可以通过理论计算等方法得到背隙上限值，比如经过大 量数据计算，得到一个安全系数，在背隙测量值的平均值上乘以此系数，便可得到合适的背 隙上限值。
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