本文選題：絕對式軸角編碼器　切入點：光柵　出處：《浙江大學》2015年碩士論文

【摘要】：光電軸角編碼器是一種采用光電技術將軸的角位置、角位移和角速度等物理量轉換成相應的電脈沖信號或數(shù)字量的精密角位移傳感器,被廣泛應用于工業(yè)控制、精密測量、航空航天、機器人等多個領域。隨著工業(yè)技術的發(fā)展,人們不斷地對軸角編碼器的工作性能提出更高的要求,一方面要求編碼器具有更高的分辨率和測量精度,另一方面又要求編碼器保持小尺寸。而傳統(tǒng)光度型的絕對式軸角編碼器很難兼具高分辨率和小尺寸。為了解決軸角編碼器尺寸與分辨率之間的矛盾,本文提出了一種衍射型絕對式編碼技術,該技術利用光柵衍射信號位置進行絕對編碼,利用衍射信號光強進行精碼細分。碼盤基元由四個不同方向的光柵組成,光柵周期在一周內按照五進制格雷碼變化,與激光相互作用產生光衍射現(xiàn)象,面陣探測器接收衍射信號后實時傳送至計算機,計算機對數(shù)據進行譯碼處理獲得角度信息。首先,根據編碼原理建立了理論模型,并對編碼細分信號進行了理論仿真,初步驗證了方案的可行性。在此基礎上,考慮已有的硬件條件,完成碼盤的設計與加工,并確定了信號的處理方法。最后,搭建了絕對式衍射型編碼器實驗樣機,其中光源為658 nm半導體激光器,碼盤直徑為40mm,探測器為面陣CMOS,分辨率為2048×1536,通過對衍射信號質量進行評估得到編碼系統(tǒng)的分辨率為20.63"。在實驗中,引入了激光光束偏轉法對編碼系統(tǒng)進行精度測試,得到測角精度78.00",標準差為16.86"。
[Abstract]:The photoelectric shaft encoder is a kind of precise angular displacement sensor which uses photoelectric technology to convert the angle position, angular displacement and angular velocity of the shaft into the corresponding electrical pulse signal or digital quantity. It is widely used in industrial control and precision measurement.Aerospace, robotics and other fields.With the development of industrial technology, more and more demands have been put forward to the performance of the axial encoder. On the one hand, the encoder is required to have higher resolution and measurement accuracy, on the other hand, the encoder is required to keep small size.However, it is difficult for the traditional absolute shaft angle encoder to have high resolution and small size.In order to solve the contradiction between the size and resolution of the axial encoder, a diffractive absolute coding technique is proposed in this paper, in which the position of the grating diffraction signal is used for absolute coding and the light intensity of the diffraction signal is used for fine code subdivision.The code disk element is composed of four gratings in different directions. The grating cycle changes within a week according to the quaternary graycode, and the interaction with the laser produces the phenomenon of optical diffraction. The array detector receives the diffraction signal and transmits it to the computer in real time.The computer decodes the data to obtain angle information.Firstly, the theoretical model is established according to the coding principle, and the theoretical simulation of the coded subdivision signal is carried out, which preliminarily verifies the feasibility of the scheme.On this basis, considering the existing hardware conditions, complete the design and processing of the code disk, and determine the signal processing method.At last, an experimental prototype of absolute diffractive encoder is built, in which the light source is 658nm semiconductor laser, the code disk diameter is 40mm, the detector is a plane array CMOS, the resolution is 2048 脳 1536, and the resolution of the coding system is 20.63 "by evaluating the diffraction signal quality.In the experiment, the laser beam deflection method is introduced to test the accuracy of the coding system. The accuracy of angle measurement is 78.00 "and the standard deviation is 16.86".
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TN762

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本文編號：1714284