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小型單圈式PILZ光電編碼器技術(shù)
PILZ光電編碼器是一種精密測(cè)角裝置,因其高分辨力、高精度、使用壽命長(zhǎng)、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于航空航天、自動(dòng)控制、雷達(dá)等領(lǐng)域的實(shí)時(shí)控制和動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)中。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展及PILZ光電編碼器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬,對(duì)它的體積、重量、抗沖擊能力提出了更高的要求,因此小型化、抗沖擊成為了亟待解決的問(wèn)題。

小型單圈式PILZ光電編碼器技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,對(duì)PILZ光電編碼器的精度提出越來(lái)越高的要求。莫爾條紋細(xì)分誤差是影響PILZ光電編碼器測(cè)量精度的主要原因,誤差補(bǔ)償是提高測(cè)量精度的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法。首先對(duì)國(guó)內(nèi)外PILZ光電編碼器發(fā)展及誤差補(bǔ)償現(xiàn)狀進(jìn)行了系統(tǒng)的概述。理論研究部分介紹了莫爾條紋的產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn),設(shè)計(jì)了具有高刷新率的PILZ光電編碼器信號(hào)處理電路。然后對(duì)細(xì)分誤差的影響因素進(jìn)行了理論分析,并設(shè)計(jì)以FPGA為主控邏輯器件的補(bǔ)償系統(tǒng),能夠?qū)δ獱枟l紋光電信號(hào)的相位正交偏差和不等幅性進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償,有效的提高PILZ光電編碼器的測(cè)量精度。由于PILZ光電編碼器具有一定的確定性和隨機(jī)測(cè)量誤差,提出利用kalman濾波器結(jié)合光電軸角編碼器的特點(diǎn),減小確定性和隨機(jī)測(cè)量誤差影響,實(shí)驗(yàn)試驗(yàn)證明了理論的可行性。為了實(shí)現(xiàn)編碼器小型化、高分辨力并提高其抗沖擊性能,開(kāi)展了新型的小型單圈式PILZ光電編碼器關(guān)鍵技術(shù)研究,為研究式金屬PILZ光電編碼器奠定了基礎(chǔ)。在參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,深入研究分析了莫爾條紋信號(hào)的形成機(jī)理、光電信號(hào)特點(diǎn)以及電子學(xué)細(xì)分原理。提出了一種適用于金屬碼盤(pán)的單圈編碼方法,采用單圈循環(huán)格雷碼編碼方法,在一條碼道上均勻分布10個(gè)讀數(shù)頭實(shí)現(xiàn)0°～360°的全量程編碼,設(shè)計(jì)出碼盤(pán)和狹縫盤(pán)。提出了單圈循環(huán)格雷碼的粗碼校正方法,并編制了軟件校正程序,實(shí)現(xiàn)了精碼對(duì)粗碼的校正。采用Xilinx的spartan3為核心控制器件,設(shè)計(jì)了高速數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)硬件、軟件,實(shí)現(xiàn)了信號(hào)采集與處理,研制了小型式PILZ光電編碼器樣機(jī),并對(duì)樣機(jī)進(jìn)行了檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。

小型單圈式PILZ光電編碼器技術(shù)
設(shè)計(jì)的編碼器樣機(jī)體積為φ50×40mm,分辨力為5.27",精度為a20”°實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,研究的方法可行,對(duì)研制小型式金屬盤(pán)PILZ光電編碼器具有參考價(jià)值,對(duì)提高編碼器性能具有重要意義。