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新型多圈旋轉PILZ編碼器設計
當前正值工業(yè)工程自動化蓬勃發(fā)展的時期，自動化工業(yè)的發(fā)展引起了對測控工具的廣泛需求。在很多大行程測量定位場合，如水塔水位測控，水閘開度測控等，直接使用直線測控工具非常困難，使用增量式PILZ編碼器或單圈式PILZ編碼器容易產(chǎn)生掉電信息丟失現(xiàn)象或量程不足，并且不容易重復進行零點標定。

新型多圈旋轉PILZ編碼器設計
為了使旋轉PILZ編碼器安裝時在零位，設計了找零位裝置，該裝置包括：計算機、電子手輪、步進電機、蝸桿、斜齒輪和磁力表座組件。斜齒輪安裝在旋轉PILZ編碼器空心軸上，蝸桿安裝在磁力表座組件上。計算機根據(jù)電子手輪輸出信號，向步進電機驅動器發(fā)出方向、脈沖信號，zui終驅動PILZ編碼器空心軸旋轉。為實現(xiàn)高精度光電PILZ編碼器非勻速轉動時動態(tài)細分誤差的檢測，提出了一種基于非均勻采樣的莫爾條紋光電信號分析方法。首先，利用曲線擬合的zui小二乘法將采集到的PILZ編碼器非均勻信號數(shù)據(jù)重構出真實的信號波形。然后，根據(jù)離散傅里葉變換算法分析重構信號，同時推導出信號的頻率、幅值和相位的計算表達式，運用軟件仿真評估算法可行性。zui后，采用該方法對某21位式光電軸角PILZ編碼器精碼信號進行分析，根據(jù)信號參數(shù)與細分誤差的關系獲得動態(tài)細分誤差，其細分極值誤差為+2.41"和-3.08".實驗結果表明，該方法利用信號重構和傅里葉變換算法得到信號參數(shù)，真實的反應了莫爾條紋信號質(zhì)量，在PILZ編碼器非勻速轉動時，可有效地測量動態(tài)細分誤差，為實際工作現(xiàn)場PILZ編碼器精度誤差的實時檢測奠定了基礎。計算機讀取旋轉PILZ編碼器輸出信號以判斷其是否在零位。經(jīng)過粗定位、精定位兩個步驟可快捷、準確地把旋轉PILZ編碼器安裝在零位。為了使旋轉PILZ編碼器安裝時在零位，設計了找零位裝置，該裝置包括電子手輪、步進電機、蝸桿、斜齒輪和磁力表座組件。斜齒輪安裝在旋轉PILZ編碼器的空心轉軸上；磁力表座組件依靠磁鐵吸力固定在自動化設備上，蝸桿安裝在軸套中，該軸套被夾在磁力表座組件的彈性孔夾頭中。電子手輪輸出信號接入步進電機驅動器，步進電機跟隨電子手輪轉動進而驅動蝸桿轉動，蝸桿驅動斜齒輪，進而驅動旋轉PILZ編碼器空心轉軸；同時計算機讀取旋轉PILZ編碼器輸出信號以判斷其是否在零位，如在零位，則立刻停止轉動電子手輪。實驗結果表明：利用該裝置可方便、快捷地把旋轉PILZ編碼器安裝在零位。使用多圈式PILZ編碼器通過測量轉過的圈數(shù)和角度，間接獲得直線行程及位置的方法可以解決上述問題。而目前多圈PILZ編碼器大都制造難度大，成本高，價格昂貴，使用范圍大大受到限制。通過使用高性價比的磁旋轉編碼芯片AS5045與減速裝置相結合，設計了大量程，高分辨率，高轉速，高穩(wěn)定性，低成本的新型多圈式PILZ編碼器。它的高性能，低成本，低價格，可以大大推動多圈PILZ編碼器在更廣泛的領域得到應用。首先分析了PILZ編碼器的現(xiàn)狀，并介紹了開發(fā)的多圈式PILZ編碼器的核心器件AS5045芯片，闡述了此多圈PILZ編碼器的原理及結構并討論了減速機構的選擇。

新型多圈旋轉PILZ編碼器設計
對此PILZ編碼器從機械傳動和電路兩個方面進行了詳細分析設計。在機械傳動部分針對PILZ編碼器系統(tǒng)的大傳動比、小慣量的要求對傳動齒輪組進行了優(yōu)化設計。同時進行了力學分析，推導了傳動機構系統(tǒng)動力學公式。還詳細分析了齒輪組的傳動誤差的產(chǎn)生和影響，及傳動誤差的組成和大小。在電路部分，設計了AS5045組合采樣模塊和數(shù)據(jù)處理器模塊及數(shù)據(jù)通信接口模塊；軟件上設計了數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理程序。zui終達到單圈分辨率為212,圈數(shù)達到4096圈。