质心算法检测图像式光电编码器偏心误差

为了研究偏心误差对图像式光电编码器精度的影响,借助数字图像处理技术对编码器的码盘偏心误差进行检测.首先采用改进的图像灰度质心检测算法,得到偏心误差最大区域和最小区域的码道;然后分别在2个区域对基准线位置偏差进行曲线拟合,以此求得偏心误差的大小.实验结果表明,由显微镜观测法证实偏心约为0.020 mm的码盘偏心误差,采用图像质心检测算法对码盘偏心误差的检测精度约为3.31个像素(约为19.86μm).采用该方法可在图像式光电编码器的使用过程中随时对其偏心误差进行检测,为研究偏心误差补偿方法提供数据依据.     

光栅莫尔条纹信号非正弦性误差修正

为了提高光栅传感器的测量精度,提出了一种莫尔条纹信号非正弦性误差修正方法.通过三角函数变换建立修正模型,并依据泰勒级数迈克劳林展开式建立光栅传感器输出信号正弦性修正方程.以非线性模型中常用的最小二乘参数估计方法建立代价函数,采用粒子群算法对修正方程中的参数进行辨识,实现对光栅传感器输出信号的修正.针对修正前后采样数据的误差进行分析,光栅传感器输出信号误差峰峰值由110″降低至24″,其正弦性得到了改善.实验结果表明,该方法有效地解决了光栅传感器在复杂工作环境下输出信号非正弦性导致的精确性和稳定性问题,提高了光栅传感器的输出信号精度,增强了其对复杂工业现场的适应能力.     

光电编码器信号相位自动补偿方法研究

为了提高光电编码器细分精度,提出基于移相器的光电轴角编码器信号相位自动补偿方法。此方法利用数字电位器代替传统移相器中手动调节电阻器,并利用FPGA（现场可编程门阵列）控制数字电位器改变阻值,实现相位自动补偿的目的。实验结果表明,该方法有效提高了光电编码器测量精度,实时补偿性好。     

增量式编码器数据采集

使用增量式编码器实现了对旋转角度无误差测量．通过检测A相一个周期的同一边沿，可精确判断其旋转方向．给出了无误差测量的实现方法．采用该测量方法可实现无误差测量．     

高精度光电编码器动态细分误差测量系统

首先介绍了光电编码器动态细分误差测量算法、测量系统的组成及功能;重点叙述了数据分析处理系统的主要功能及算法;最后通过仿真及实验,得出该动态细分误差测量方法及测量结果有效,具有工程应用价值。     

PSD空间定位的非线性误差补偿模型及归一化

PSD是一种高分辨率、实时性好的光电位置敏感器件，因而具有广泛的应用前景.但在光照度变化条件下，输出信号存在非线性飘移，因而影响了作为位置检测传感器的检测精度，尤其在3D测量时适用性受到了限制.针对这个问题，提出了一种PSD位置传感器的非线性误差补偿方法.该方法针对目标的空间距离变化所产生的PSD输出非线性飘移，采用归一化模型进行误差修正，很大程度上改进了PSD的输出一致性，使基于PSD的3D测量系统性能得以提高.     

光幕靶弹着点坐标测量方法

为了提高激光光幕靶对弹着点的测量精度,提出了一种弹着点测量的新方法,该系统是由发散角为10°的扇形激光器和光电二极管阵列组成的双侧发射——接收光幕。高速飞行的子弹在穿过光幕的瞬间会遮挡激光器发出的光,使对应的光电二极管接收到的信号产生相应变化,通过分析产生变化的信号就可求得弹着点的坐标。与传统的单侧发射——接收测量方式相比,可有效减少由光电二极管排列间隔带来的误差,提高测量精度。给出了系统工作原理及弹丸坐标的计算方法,并进行了弹丸直径为7.62mm的射击实验,结果表明该方法可显著提高弹丸坐标的测量精度。     

基于非接触测量的经纬仪倾斜误差修正

分析了动基座对光电经纬仪测角误差的影响,提出了一套利用非接触测量装置进行实时修正的精度补偿方法。通过该装置测量出动基座下经纬仪方位旋转轴线的倾斜角及倾斜方向,与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。该方法精度高、实时性强、能够补偿±1°范围内平台变形而带来的测角误差,测量装置误差在10″内。为实现动基座下高精度光电测量提供了一种有效的途径。     

小型光电编码器细分芯片的设计

为了实现在不增编码器体积和码盘刻线数的前提下提高中低精度小型光电编码器分辨力,设计了一种适用于小型光电编码器的细分芯片。首先,分析目前电子学细分方法的优缺点,折中分辨率、精度、电路复杂性和可集成性等因素,在相位调制理论基础上提出了把对空间相位位移的测量转化为对瞬时周期时间差值的测量的细分算法,并结合算法原理进行芯片架构总体设计。其次,利用Cadence软件设计了信号细分处理芯片的各个模块电路。然后,对芯片总体电路进行仿真得到调制信号瞬时周期值。最后,将细分后的测量角位移结果与理论基准值对比,并计算最终细分精度。实验结果表明:当光电编码器信号输入在1~100kHz频率范围内,该细分芯片可以实现对光电信号的0~100倍细分。在输入100kHz时细分精度达到0.4571′。与同类处理电路相比具有集成度高、细分辨向功能统一、可移植性好等特点,有一定的工程应用价值。     

存在指向误差时的稳健自适应波束形成算法

针对期望信号方向存在指向误差的情况,提出了一种稳健的波束形成算法,通过对期望信号导向矢量进行旋转的方法,用新的导向矢量产生自适应加权,这样当期望信号落入波束主瓣的边缘时,依然可以保持系统输出信干噪比基本不变,提高了算法的稳健性,并给出了旋转角度选择的依据．该算法形成的自适应加权对不存在指向误差时的性能没有影响．计算机仿真结果验证了该算法的有效性。     

光电经纬仪多站交会测量布站方法及仿真

针对多台光电经纬仪交会测量时的布站问题．根据误差传递公式得到基本布站方式；采用最小二乘法对观测方程进行处理，并获得其空间坐标误差的计算公式，再进行误差仿真，从而确定最优的布站方案．结果表明，当目标位于观测站正前方范围内时，合理布站可显著提高光电经纬仪对空间飞行器坐标的测量精度，对机动大目标的坐标测量误差小于0．20m．     

基于三步旋转坐标旋转数字计算机算法的直接数字频率综合器实现

提出基于三步旋转机制的高精度低时延坐标旋转数字计算机 (CORDIC)算法. 该算法通过对输入角度进行二极化重编码来免除剩余旋转角度的运算,利用三步旋转机制对迭代次数进行压缩,结合合并迭代技术进一步减少迭代次数,降低输出时延. 以16位输出位宽为例,对三步旋转CORDIC算法和流水线迭代式算法进行实现,仿真结果表明：三步旋转CORDIC算法与流水线迭代式算法相比,改善了输出精度,输入到输出的时延降低了75%,硬件开销下降了29.2%. 基于三步旋转CORDIC算法,实现了相位累加器位宽为24的直接数字频率综合器 (DDFS);使用加法树结构对多输入加法器进行优化,以提高电路工作频率. 仿真结果表明,该算法的最大幅度误差为8.24 × 10^?6,输出时延为38.5 ns.     

低复杂度的改进型CORDIC算法研究

传统CORDIC算法需要通过乘法器和查找表才能实现多种超越函数的计算,这会导致硬件电路实现复杂、运算速度降低,此外它能够计算的角度范围也有限.针对传统CORDIC算法的缺陷,在旋转模式下提出一种改进型CORDIC算法,它不需要模校正因子和查找表,只需通过简单的移位和加减运算就能实现多种超越函数的计算,从而能够减少硬件的开销,提高运算的性能,并通过区域变换使得该算法能够适用于所有的旋转角度.误差分析表明该算法具有很小的误差.     

基于莫尔条纹误差信号的多编码器故障诊断遥测系统

在测量系统应用多个编码器的工作背景下,针对光电轴角编码器在实际应用过程中发生的任何微小故障和错码问题,从莫尔条纹光电信号数据处理角度,研制了快速且准确的编码器故障分析系统。设计了以ARM为核心处理器,采用高速串行A/D模数转换器的硬件采集卡;同时设计了AD7420温度传感器测量电路;采用Zigbee无线通信协议方式将采集的各个温度情况下编码器单元的莫尔条纹误差信号的离散数据通过无线传输至中继计算机,最后经数据处理后传输到总控计算机;基于误差信号辨识方法,将误差信号质量指标、故障类型在上位机界面上显示,通过人机交互界面,可利用误差信号质量诊断误码状态以及各个分立编码器单元的工作状态,为测量系统的故障预测及遥测诊断奠定了硬、软件基础。     

精确频率输出的超低时延DDS电路设计

使用CMOS工艺设计高性能、低成本的直接数字频率合成器DDS是一项十分具有挑战性的任务.本文提出了一种模数可编程的超低时延DDS电路设计.通过增加一个辅助相位累加器,可以根据输出频率的需要来设置辅助相位累加器的输入和模数配置来产生小数复合频率控制字,从而可以进行各种频率的精确输出,完全消除了输出频率误差.还针对CORDIC算法进行了优化改进,提出了一种仅需要小容量的查找表和简单角度校正的CORDIC实现方法,免除了迭代运算过程,设计了一种超低时延的相位幅度转换电路.在电路资源消耗没有增加的前提下,设计电路不仅实现了精确频率输出,还大大降低了电路的输出时延.验证结果表明:本DDS设计电路输出频率不存在频率误差,并且只需要两个时钟周期就能得到高精度的正余弦波输出.本设计通过对相位累加器和相位幅度转换电路的改进,消除了输出频率误差和降低了输出时延,具有输出频率精确、输出时延小、成本低等优点,更加适合输出频率精度要求高、实时性强的信号处理应用场合.     

基于FPGA的基-4 FFT算法的硬件实现

针对高速数字信号处理的要求，提出用FPGA实现基-4 FFT算法，并对其整体结构、蝶形单元进行了分析．采用蝶算单元输入并行结构和同址运算，能同时提供蝶形运算所需的4个操作数，具有最大的数据并行性，能提高处理速度；按照旋转因子存放规则，蝶形运算所需的3个旋转因子地址相同，且寻址方式简单；输出采取与输入相似的存储器；运算单元同时采用3个乘法的复数运算算法来实现．     

基于BP网络算法的大地测量误差检测技术

针对大地测量检测时间长、检测过程成本较高,且检测结果准确度较低的问题,提出一种基于BP神经网络算法的大地测量误差检测方法.对大地测量的基本原理进行分析,通过对测量所得数据的综合计算得到待测量目标相对位移及旋转角度相关测量结果,构建基于BP网络的测量误差预测模型;将测量结果输入模型,得到的输出值即为预测误差,利用动态贝叶斯检验算法判断测量结果是否准确.结果表明,所提测量误差检测方法的检测结果准确率在90%以上,且检测过程所需时间与成本消耗低于实验对比方法,证实了所提方法的检测准确率及检测效率.     

渐开线的软件插补

在极坐标ＣＮＣ系统中，渐开线运动可由径向轴和回转轴的插补运动来实现．文中给出了用分段阿基米德螺线来逼近渐开线的软件插补方法以及误差估计和节点计算算法．     

三相PWM整流器的状态误差PCH控制与仿真研究

采用一种新的状态误差端口受控哈密顿(PCH)和能量成形控制方法,实现三相电压型PWM整流器的单位功率因数和输出直流电压恒定控制。在d-q旋转坐标系下给出三相电压型PWM整流器的PCH模型,构建了期望的闭环状态误差PCH系统。根据系统的设计目标和引入比例积分控制确定期望的平衡点。基于能量成形原理选取了期望的闭环哈密顿函数,通过互联和阻尼配置设计了控制器。利用SVPWM信号变换控制整流桥。仿真结果表明,系统达到了控制目标且具有良好的负载扰动抑制能力。