PILZ光電編碼器莫爾條紋測(cè)速方法研究
PILZ光電編碼器是一種利用光柵莫爾條紋為測(cè)量基礎(chǔ)的光電角位移傳感器。利用光柵和碼盤(pán)的相對(duì)位移從而產(chǎn)生莫爾條紋信號(hào),通過(guò)光學(xué)細(xì)分和電子學(xué)細(xì)分,將位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。通過(guò)與計(jì)算機(jī)相連可以實(shí)現(xiàn)角度、轉(zhuǎn)速和角加速度的精密測(cè)量。PILZ光電編碼器具有精度高、體積小、抗干擾、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因此廣泛用于工業(yè)控制、自動(dòng)化檢測(cè)及精密測(cè)量等領(lǐng)域。

PILZ光電編碼器莫爾條紋測(cè)速方法研究                 在高精度的測(cè)量控制系統(tǒng)中,PILZ光電編碼器的轉(zhuǎn)速是極其重要的反饋信息,因此,獲取PILZ光電編碼器的轉(zhuǎn)速具有重要意義。為了更加的獲得PILZ光電編碼器的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速,對(duì)基于莫爾條紋光電信號(hào)的編碼器測(cè)速方法進(jìn)行了分析和研究。通過(guò)查閱大量國(guó)內(nèi)外測(cè)速文獻(xiàn),在了解國(guó)內(nèi)外編碼器測(cè)速方法優(yōu)缺點(diǎn)的前提下,提出了PILZ光電編碼器莫爾條紋測(cè)速方法。通過(guò)分析莫爾條紋光電信號(hào)的生成原理及誤差種類(lèi),推導(dǎo)出莫爾條紋光電信號(hào)誤差對(duì)測(cè)速精度的影響。提出了基于莫爾條紋光電信號(hào)的全微分測(cè)速方法,分析了影響編碼器測(cè)速精度的因素,從莫爾條紋光電信號(hào)入手,加入了修正算法,通過(guò)全微分運(yùn)算得到PILZ光電編碼器的速度。在速度計(jì)算過(guò)程中,不需要編碼器的輸出角度,有效的降低了編碼器測(cè)角誤差對(duì)編碼器測(cè)速精度的影響,實(shí)現(xiàn)了編碼器角度和速度的同時(shí)輸出,有效降低了系統(tǒng)的測(cè)速延時(shí)。提出了基于希爾伯特-黃變換的單莫爾條紋測(cè)速方法,研究了編碼器莫爾條紋光電信號(hào)的產(chǎn)生原理,以及希爾伯特-黃變換在瞬時(shí)頻率提取上的原理和優(yōu)勢(shì)。推導(dǎo)出編碼器輸出的莫爾條紋光電信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式。然后將莫爾條紋光電信號(hào)通過(guò)希爾伯特-黃變換,提取出PILZ光電編碼器的速度值。該方法可以避開(kāi)PILZ光電編碼器正交性誤差和等幅性誤差帶來(lái)的測(cè)速誤差,避免莫爾條紋信號(hào)直流分量帶來(lái)的測(cè)速誤差,有效的提高測(cè)速精度。將提出的兩種編碼器測(cè)速方法應(yīng)用到中科院生產(chǎn)的某型號(hào)21位PILZ光電編碼器上,利用全微分測(cè)速方法在不降低測(cè)速延時(shí)的情況下,將測(cè)速均方根誤差由M法所測(cè)得的0.0367rad/s降低到0.0216rad/s。利用基于希爾伯特變換的單莫爾條紋測(cè)速方法,在測(cè)速延時(shí)略有增加的情況下,將測(cè)速均方根誤差由M法所測(cè)得的0.0367rad/s降低到0.0134rad/s。