【摘要】：近年來,由于多領(lǐng)域?qū)τ谛D(zhuǎn)控制需求的增長,光電軸角編碼器獲得了廣泛的應(yīng)用,同時(shí)也對光電編碼器的測角精度和分辨力提出了更高的要求。光電軸角編碼器的測角精度主要取決于莫爾條紋光電信號的細(xì)分精度,而細(xì)分精度的高低則受制于莫爾條紋光電信號質(zhì)量,由此針對莫爾條紋光電信號存在的主要偏差發(fā)展了信號補(bǔ)償技術(shù),這對提高光電編碼器的精度具有重要意義。介紹了光電編碼器的原理及影響細(xì)分精度的四種主要偏差,總結(jié)了國內(nèi)外光電編碼器信號補(bǔ)償技術(shù)的研究現(xiàn)狀;分析了已有補(bǔ)償方法的優(yōu)點(diǎn)和存在的限制,研究了莫爾條紋光電信號的形成原理及細(xì)分原理,分析了四種主要偏差對細(xì)分精度的影響,為進(jìn)一步研究偏差的實(shí)時(shí)自動(dòng)補(bǔ)償方法提供了理論指導(dǎo)。建立了莫爾條紋光電信號偏差模型,針對信號的正交性偏差和等幅性偏差提出了實(shí)時(shí)的偏差測量方法,實(shí)現(xiàn)了對信號偏差的實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測量,為隨后的偏差補(bǔ)償提供了可靠數(shù)據(jù)。介紹了閉環(huán)反饋細(xì)分算法的原理,針對實(shí)際信號存在的偏差,提出了改進(jìn)的閉環(huán)反饋細(xì)分算法,實(shí)現(xiàn)了直接在細(xì)分算法中對信號偏差的修正,有效提高了信號質(zhì)量,減小了細(xì)分誤差,并且大大減少了代碼行數(shù),節(jié)約了處理器的存儲(chǔ)和運(yùn)算資源。設(shè)計(jì)了信號處理電路和信號處理軟件,搭建了信號處理系統(tǒng),對中科院長春光機(jī)所生產(chǎn)的某型號24位高精度光電軸角編碼器的莫爾條紋光電信號進(jìn)行了采樣分析,對補(bǔ)償算法進(jìn)行了調(diào)試和初步驗(yàn)證;接著搭建了細(xì)分誤差檢測系統(tǒng),對該編碼器信號補(bǔ)償前后的細(xì)分誤差進(jìn)行了定量測量,經(jīng)過對比,補(bǔ)償算法的運(yùn)行使得信號的細(xì)分誤差最大值由4.2"降低到了1"以內(nèi),細(xì)分誤差標(biāo)準(zhǔn)差由1.3"降低到了0.43",證明了補(bǔ)償算法可以有效提高信號的細(xì)分精度。本文提出的莫爾條紋光電信號偏差測量方法和改進(jìn)的閉環(huán)反饋細(xì)分方法能夠提高編碼器的測角精度和穩(wěn)定性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TN762
【圖文】：

度光電編碼器測角精度和分辨力。光電編碼器信號補(bǔ)償技術(shù)的研究進(jìn)展正弦性偏差、直流電平漂移、幅值偏差、正交性偏差這要偏差的補(bǔ)償方法進(jìn)行系統(tǒng)的總結(jié)和分析[6]。電平漂移、等幅性偏差補(bǔ)償條紋光電信號直流電平漂移、等幅性偏差的補(bǔ)償主要是并朝著自動(dòng)化方向不斷改進(jìn)。件補(bǔ)償法于信號的直流電平漂移與等幅性偏差，采用人工手動(dòng)調(diào)償。為了實(shí)現(xiàn)信號的實(shí)時(shí)自適應(yīng)補(bǔ)償，近年來，研制了

補(bǔ)償法o Moon 提出了依賴于編碼器輸出信號的 Lissajou 圖的補(bǔ)issajou 圓在四個(gè)象限的面積和半徑估計(jì)幅值誤差和直流偏差進(jìn)行校正，并顯示相位誤差對圓面積和半徑的影響。性偏差補(bǔ)償偏差是影響細(xì)分的主要偏差，現(xiàn)有的對正交性偏差的補(bǔ)償償、軟件補(bǔ)償和硬件補(bǔ)償。補(bǔ)償法償?shù)姆椒ㄖ饕峭ㄟ^改良光電編碼器碼盤和狹縫上的光柵分誤差的目的。韓國 LG 公司設(shè)計(jì)的移相光柵能夠直接避[9]。圖 1.2 為移相光柵和移相光柵與狹縫疊加所得莫爾條

圖 1.3 相位差測量原理圖Figure 1.3 Schematic diagram of phase deviation measurement的實(shí)時(shí)補(bǔ)償，具有細(xì)分脈沖均勻、信號峰值處靈敏度高、號幅值等優(yōu)點(diǎn)，但算法的實(shí)現(xiàn)需要額外的脈沖源產(chǎn)生計(jì)數(shù)和技術(shù)脈沖頻率有較高的要求。機(jī)所呂恒毅提出傅立葉變換測量法和相關(guān)函數(shù)測量法兩種[11]。傅立葉變換測量法通過對莫爾條紋光電信號進(jìn)行短時(shí)信號的相位差信息。相關(guān)函數(shù)測量法求取莫爾條紋光電信由相關(guān)函數(shù)公式求得正交性偏差角。傅立葉變換測量法和采集多個(gè)周期的信號進(jìn)行運(yùn)算，無法實(shí)現(xiàn)對信號的實(shí)時(shí)補(bǔ)頻率不變即編碼器轉(zhuǎn)速均勻。羅剛等人運(yùn)用鎖相倍頻電路號的正交性偏差[7]。該方法通過鎖相倍頻電路實(shí)現(xiàn)對兩路

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2745012