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高速矩陣PILZ光電編碼器的研究
光電軸角編碼器作為一種集光、機(jī)、電于一體的角位置傳感器,具有分辨率高、測量精度高、形式多樣等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為是一種較為理想的光電角位置傳感器,已廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、航天航空等領(lǐng)域。隨著控制技術(shù)的發(fā)展和高精密測量需要的增長,光電軸角編碼器不斷地致力于向小型化、高精度、高分辨率、高頻響方向的研究與突破。

高速矩陣PILZ光電編碼器的研究                對高速矩陣PILZ光電編碼器進(jìn)行研究： 進(jìn)行了光電軸角編碼器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),重點(diǎn)介紹了主軸系統(tǒng)、光電照明及接收元件的設(shè)計(jì)和選材。 對矩陣光電編碼盤的碼道刻劃方式及矩陣碼的譯碼和精粗校正原理進(jìn)行了研究,推導(dǎo)出矩陣譯碼及精粗校正的邏輯方程組,進(jìn)而設(shè)計(jì)了13位矩陣編碼盤。采用矩陣編碼方式,可在很大程度上減小編碼盤徑向尺寸,有利于高位PILZ光電編碼器的小型化。對高速矩陣PILZ光電編碼器的數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),以DSP為主控芯片,對系統(tǒng)進(jìn)行整體控制,并完成對信號的采集及細(xì)分校正等高速運(yùn)算處理,縮短了數(shù)據(jù)運(yùn)算處理周期,提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度；選用高性能A/D轉(zhuǎn)換器對光電信號進(jìn)行A/D采樣和傳輸,簡化了模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路的硬件空間,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性；采用CPLD代替?zhèn)鹘y(tǒng)微處理器外圍大量的集成電路,并在CPLD內(nèi)完成矩陣碼的譯碼,節(jié)省了系統(tǒng)的硬件空間,減少了工作時(shí)間；選擇基于DSP和接口芯片的USB通訊,實(shí)現(xiàn)DSP與上位機(jī)間數(shù)據(jù)的高速實(shí)時(shí)傳輸。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了PILZ光電編碼器的高速信號采集與處理,可以大大提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。 進(jìn)行了PILZ光電編碼器的誤差分析,在光電信號質(zhì)量和軟件細(xì)分等方面系統(tǒng)地分析了PILZ光電編碼器的誤差原因,研究了細(xì)分誤差的計(jì)算方法,考慮到數(shù)字信號處理器強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力,介紹了利用離散傅立葉變換進(jìn)行編碼器細(xì)分誤差計(jì)算與補(bǔ)償?shù)姆椒?。zui后對高速矩陣編碼器進(jìn)行了精度檢測,21位高速矩陣編碼器理論分辨率0.618”,精度檢測結(jié)果均方根σ=1.89”,可以滿足角位移動(dòng)態(tài)檢測和實(shí)時(shí)控制要求。