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2016-12-5 閱讀(741)
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(cè)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(cè)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(duì)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(duì)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(duì)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(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整體控制,并完成對(duì)信號(hào)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(duì)光電信號(hào)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(hào)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(hào)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(hào)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āui后對(duì)高速矩陣編碼器進(jìn)行了精度檢測(cè),21位高速矩陣編碼器理論分辨率0.618”,精度檢測(cè)結(jié)果均方根σ=1.89”,可以滿足角位移動(dòng)態(tài)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制要求。
