小型單圈式PILZ光電編碼器技術
PILZ光電編碼器是一種精密測角裝置,因其高分辨力、高精度、使用壽命長、易于維護等優點而廣泛應用于航空航天、自動控制、雷達等領域的實時控制和動態測量系統中。隨著科學技術的飛速發展及PILZ光電編碼器應用領域的不斷拓寬,對它的體積、重量、抗沖擊能力提出了更高的要求,因此小型化、抗沖擊成為了亟待解決的問題。

小型單圈式PILZ光電編碼器技術
隨著科學技術的發展,對PILZ光電編碼器的精度提出越來越高的要求。莫爾條紋細分誤差是影響PILZ光電編碼器測量精度的主要原因,誤差補償是提高測量精度的一種經濟有效的方法。首先對國內外PILZ光電編碼器發展及誤差補償現狀進行了系統的概述。理論研究部分介紹了莫爾條紋的產生機理及特點,設計了具有高刷新率的PILZ光電編碼器信號處理電路。然后對細分誤差的影響因素進行了理論分析,并設計以FPGA為主控邏輯器件的補償系統,能夠對莫爾條紋光電信號的相位正交偏差和不等幅性進行實時補償,有效的提高PILZ光電編碼器的測量精度。由于PILZ光電編碼器具有一定的確定性和隨機測量誤差,提出利用kalman濾波器結合光電軸角編碼器的特點,減小確定性和隨機測量誤差影響,實驗試驗證明了理論的可行性。為了實現編碼器小型化、高分辨力并提高其抗沖擊性能,開展了新型的小型單圈式PILZ光電編碼器關鍵技術研究,為研究式金屬PILZ光電編碼器奠定了基礎。在參考國內外文獻的基礎上,深入研究分析了莫爾條紋信號的形成機理、光電信號特點以及電子學細分原理。提出了一種適用于金屬碼盤的單圈編碼方法,采用單圈循環格雷碼編碼方法,在一條碼道上均勻分布10個讀數頭實現0°～360°的全量程編碼,設計出碼盤和狹縫盤。提出了單圈循環格雷碼的粗碼校正方法,并編制了軟件校正程序,實現了精碼對粗碼的校正。采用Xilinx的spartan3為核心控制器件,設計了高速數據采集處理系統硬件、軟件,實現了信號采集與處理,研制了小型式PILZ光電編碼器樣機,并對樣機進行了檢測實驗。

小型單圈式PILZ光電編碼器技術
設計的編碼器樣機體積為φ50×40mm,分辨力為5.27",精度為a20”°實驗結果表明,研究的方法可行,對研制小型式金屬盤PILZ光電編碼器具有參考價值,對提高編碼器性能具有重要意義。