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高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器分析
隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展,對(duì)光電PILZ編碼器的技術(shù)指標(biāo)提出了更高的要求。在某些控制系統(tǒng)中既要求光電PILZ編碼器輸出高精度的位置信息,同時(shí)又提供相位相差90°的兩路正余弦信號(hào)用于伺服系統(tǒng)的控制,并要求PILZ編碼器具有大內(nèi)孔空心軸,且體積小,能適應(yīng)惡劣工作環(huán)境。研究的高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器,對(duì)惡劣工作環(huán)境下測(cè)控系統(tǒng)定位、測(cè)速控制及小型化具有重要意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器分析
在參考國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,深入分析了光源、碼盤、軸系、電子學(xué)處理、聯(lián)軸節(jié)的特點(diǎn)及對(duì)精度的影響,得出提高碼盤和軸系精度、提高光電信號(hào)質(zhì)量、提高聯(lián)軸節(jié)精度是實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)角及測(cè)速的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上開(kāi)展了高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器的設(shè)計(jì)。結(jié)合國(guó)內(nèi)現(xiàn)有基礎(chǔ),提出了采用密集滾珠軸承和密排軸承相結(jié)合的軸系,在提高軸系精度的同時(shí)也大大減小了軸系的長(zhǎng)度,設(shè)計(jì)出高精度大空心軸精密軸系。依據(jù)莫爾條紋理論,提出采用三次校正的方法,設(shè)計(jì)出高精度復(fù)合式光學(xué)碼盤,提高了PILZ編碼器測(cè)角及測(cè)速精度,縮小了儀器體積。提出了一種以式多圈光電PILZ編碼器為核心器件的方向盤轉(zhuǎn)角傳感器,重點(diǎn)給出該轉(zhuǎn)角傳感器的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)方法,傳感器通過(guò)光電PILZ編碼器獲得方向盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角度,通過(guò)主控制器將PILZ編碼器輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角度值,再通過(guò)CAN總線共享給汽車其他模塊。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析該傳感器具有測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)固體發(fā)光二極管的性能特點(diǎn)設(shè)計(jì)了溫度補(bǔ)償電路,保證了在-40℃～+60℃工作環(huán)境下光電信號(hào)幅度的穩(wěn)定性;設(shè)計(jì)了測(cè)速零位電路,使測(cè)速零位和測(cè)角零位對(duì)準(zhǔn),滿足伺服控制系統(tǒng)要求。采用有限元分析方法對(duì)聯(lián)軸節(jié)進(jìn)行靜力分析和應(yīng)力分析,對(duì)聯(lián)軸節(jié)的受力情況進(jìn)行了分析,優(yōu)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)高精度彈性聯(lián)軸節(jié)。運(yùn)用研究的方法設(shè)計(jì)的高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器,空心軸內(nèi)孔為φ150,精度σ≤2〞;既能輸出位置信息,又能輸出相位相差90°的兩路正余弦信號(hào)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,研究的高精度復(fù)合式光電PILZ編碼器,體積小、精度高、適用于惡劣工作環(huán)境,對(duì)提高測(cè)控系統(tǒng)的控制精度具有實(shí)用價(jià)值。