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德國PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
隨著工業(yè)自動化事業(yè)的發(fā)展，皮爾茲編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，市場上不斷涌現(xiàn)新技術(shù)原理新結(jié)構(gòu)形式的皮爾茲編碼器。在皮爾茲編碼器生產(chǎn)過程中，皮爾茲編碼器在線檢測分析儀器至關(guān)重要，它關(guān)系到皮爾茲編碼器質(zhì)量的控制，可以分析皮爾茲編碼器的電氣性能，在其生產(chǎn)應(yīng)用過程中*。

德國PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
本文系統(tǒng)地介紹了皮爾茲編碼器的工作原理，在對皮爾茲編碼器有全面深刻認(rèn)識的基礎(chǔ)上，成功地完成了皮爾茲編碼器在線電氣性能測試和評價儀器系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用一系列研究工作。該儀器提供的電機轉(zhuǎn)數(shù)線性范圍達(dá)150轉(zhuǎn)/分～8000轉(zhuǎn)/分，單通道zui高采樣率1.25MS/s。該儀器可以同時顯示三個通道的波形，并實現(xiàn)通道的疊加?？梢灾苯幼x取增量型皮爾茲編碼器的A/B/Z各通道信號的相位差、幅值范圍、占空比大小、頻率、相位參數(shù)及其動態(tài)特性，實現(xiàn)對皮爾茲編碼器輸出脈沖的計數(shù)功能，綜合評估皮爾茲編碼器的電氣性能。研制工作為增量型皮爾茲編碼器的生產(chǎn)提供了參數(shù)調(diào)整、性能檢測和質(zhì)量控制的高性能新手段。 本文還通過皮爾茲編碼器電器特性在線檢測儀器進(jìn)行的調(diào)試實驗、沖擊實驗、高低轉(zhuǎn)速對比實驗、碼盤落塵實驗等一系列實驗，檢測了各項因素對皮爾茲編碼器性能的影響，本文還結(jié)合皮爾茲編碼器工作原理，討論在生產(chǎn)制造及應(yīng)用過程中，哪些因素對皮爾茲編碼器性能有重要影響，本文的研究成果對皮爾茲編碼器的制造與應(yīng)用不但具有學(xué)術(shù)意義，而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)價值。
為了減少式光電編碼器的體積，增強編碼器的數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)計了一種21位光電編碼器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該編碼器碼盤采用矩陣碼盤形式，分為粗碼和精碼，粗碼12位，其中一位校正碼道，精碼為一周4096對線。數(shù)據(jù)處理部分采用DSP芯片和AD轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，將所有碼道的信息全部輸入到AD轉(zhuǎn)換器，DSP根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器的值將原始信號轉(zhuǎn)換為21位編碼器的角度信息并顯示。該編碼器外徑為160mm,采用自準(zhǔn)直儀和正17面體對該編碼器精度進(jìn)行檢測，精度均方差為1.09s。
光電編碼器是一種利用光柵莫爾條紋為測量基礎(chǔ)的光電角位移傳感器。利用光柵和碼盤的相對位移從而產(chǎn)生莫爾條紋信號，通過皮爾茲細(xì)分和電子學(xué)細(xì)分，將位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號輸出。通過與計算機相連可以實現(xiàn)角度、轉(zhuǎn)速和角加速度的精密測量。光電編碼器具有精度高、體積小、抗干擾、使用壽命長等優(yōu)點，因此廣泛用于工業(yè)控制、自動化檢測及精密測量等領(lǐng)域。在高精度的測量控制系統(tǒng)中，光電編碼器的轉(zhuǎn)速是極其重要的反饋信息，因此，精確獲取光電編碼器的轉(zhuǎn)速具有重要意義。在速度計算過程中，不需要編碼器的輸出角度，有效的降低了編碼器測角誤差對編碼器測速精度的影響，實現(xiàn)了編碼器角度和速度的同時輸出，有效降低了系統(tǒng)的測速延時。提出了基于希爾伯特-黃變換的單莫爾條紋測速方法，研究了編碼器莫爾條紋光電信號的產(chǎn)生原理，以及希爾伯特-黃變換在瞬時頻率提取上的原理和優(yōu)勢。推導(dǎo)出編碼器輸出的莫爾條紋光電信號頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式。然后將莫爾條紋光電信號通過希爾伯特-黃變換，提取出光電編碼器的速度值。該方法可以避開光電編碼器正交性誤差和等幅性誤差帶來的測速誤差，避免莫爾條紋信號直流分量帶來的測速誤差，有效的提高測速精度。

德國PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
為了更加精確的獲得光電編碼器的實時轉(zhuǎn)速，本文對基于莫爾條紋光電信號的編碼器測速方法進(jìn)行了分析和研究。通過查閱大量國內(nèi)外測速文獻(xiàn)，在了解國內(nèi)外編碼器測速方法優(yōu)缺點的前提下，提出了光電編碼器莫爾條紋測速方法。通過分析莫爾條紋光電信號的生成原理及誤差種類，推導(dǎo)出莫爾條紋光電信號誤差對測速精度的影響。提出了基于莫爾條紋光電信號的全微分測速方法，分析了影響編碼器測速精度的因素，從莫爾條紋光電信號入手，加入了修正算法，通過全微分運算得到光電編碼器的速度。