Fourier analysis assessment method for dynamic interpolation error of Moir(e) fringe

为了实现对高精度光电编码器莫尔条纹动态细分误差的评估,研究了莫尔条纹动态细分误差的傅里叶分析评估方法.首先采集光电编码器精码的莫尔条纹光电信号送入计算机;然后运用线性插值、泰勒级数等方法将时间信号还原为位置信号;最后对位置信号进行傅里叶变换,计算出莫尔条纹光电信号的波形参数,实现对光电编码器动态细分误差的评估.实验结果表明:对某24位光电编码器动态细分误差进行评估,细分误差的峰值为+0.54”和-0.18”.此方法测量速度快,测量精度高,适合在光电编码器应用现场对细分误差进行评估.     

小型光电编码器细分误差补偿法

提出了一种基于图形拟合的小型光电编码器细分误差补偿的新方法。首先,采用分段函数法建立莫尔条纹三角波光电信号波形方程;然后,采用回归分析理论、可决系数方法,研究了所建三角波图形与实际光电信号图形的拟合程度,建立了莫尔条纹三角波图形拟合优度检验方法;最后,建立了细分误差补偿数学模型,给出了新的莫尔条纹细分计算公式,实现对细分误差的综合补偿。运用本方法对16位小型光电编码器进行细分误差补偿处理,经实际测试细分误差峰峰值由79＂减小到27.5＂。实际结果表明：研究的细分误差补偿方法,可提高光电编码器的细分精度,对于研制小型高精度光电编码器具有重要意义。     

高精度编码器细分误差修正方法的研究

为了精密测量光电编码器在工作时的细分误差,提高编码器细分精度,提出了一种基于改进遗传算法的光电编码器光栅条纹信号细分误差测量分析方法。阐述了基本遗传算法的原理和实现方案,并进行了算法的改进与优化,利用采集到的离散信号数据,通过改进后的遗传算法对光电信号波形进行参数提取。分析了信号质量对编码器细分误差的影响,根据提取到的信号参数(直流分量,幅值,频率和相位)对光电编码器细分误差进行测量。实验结果表明,通过改进遗传算法提取的信号参数精度高,运算速度快,细分误差峰值为+2.51″和-4.52″。该方法可有效的测量光电编码器细分误差,对编码器信号的补偿与修正具有重要意义。     

两种莫尔条纹查表细分方法的原理误差对比

为了适应科技军事领域对编码器精度的要求,广泛采用电子技术或软件技术对编码器光学最小分辨角进行细分.软件方法多采用合成函数八细分与幅值细分相结合的方法.对常用的两种合成函数法——绝对值差值法和正切函数法在信号偏离理想波形的实际情况下,引入的原理性误差进行了理论分析和软件仿真,结果表明:对于不同的莫尔条纹信号,正切函数法和绝对值差值法引入的原理性误差差别很大,根据实际莫尔条纹信号特点,选用不同的细分方法,对于修正编码器的细分误差,进一步提高码器的精度有重要意义.     

新型光栅信号数字细分技术及其误差分析

本文提出在圆光栅作为分度基准的高精度测量仪器中,利用A/D转换器和单片机,采用软件编程的方法,对光栅读数头输出的正弦波信号（sinθcosθ）进行新的构建,形成一线性函数。分别对新建函数和原函数进行过零检测并计数,实现莫尔条纹八细分,在八细分的基础上,用软件来实现对线性函数的幅度分割,采用查表的方式实现莫尔条纹十细分,本文还对采用此方法引入的细分误差进行了研究,与传统的细分法相比,硬件电路简单,细分误差小且便于误差修正,能实现高精度角度测量。     

光电信号参数的动态提取方法

光电编码器在运动状态下输出的实际信号与理想的正弦波或三角波存在着偏差,在此偏差信号的基础上进行电子学细分就会产生细分误差。通过对动态波形数据直接进行运动状态分析,通过建立运动模型的方法,确定传感器的原始位置波形参数。将得到的波形参数带入细分误差公式,即可以求取细分误差,并为误差补偿提供了理论基础。此法作为一种新的误差检测方法,适用于现场编码器精度检测和校准。本方法克服了传统误差检测方法装置复杂,不适合现场环境复杂条件下的动态检测的缺陷,有很高的应用价值。     

光栅振动传感器的信号处理

光栅传感器以光栅谐振子作为敏感元件,将大地震动的机械信号转换成光调制信号--莫尔条纹,再用光电元件转换成数字化电信号输出.采用16倍细分技术,可使传感器分辨力达到O.00125mm.文中介绍了光栅传感器的结构及工作原理,对辨向细分技术进行了理论介绍,描述了利用单片机对莫尔条纹进行脉冲计数和数据传输,用Vc软件对PIC单片机记录的信号进行振动过程重构,从而实现了对传感器震动位移测量的测试方法,并给出了程序流程图、实验记录数据和结论.     

满足伺服驱动高动态性能的旋转编码器

位置编码器是影响伺服驱动系统性能的一个重要因素,需要考虑系统良好的动态性能、速度的稳定性以及系统的刚性。编码器的信号质量、细分误差、分辨率以及安装方式都会影响控制系统的性能。模块式设计的光电式编码器使伺服驱动实现高动态性能成为可能。     

莫尔条纹信号正切法细分精度分析

阐述了莫尔条纹信号正切法细分原理和细分信号的质量特点,分别计算出信号相位不正交、存在直流电平、正余弦信号幅值不等及三次谐波分量对细分精度的影响,定性定量给出了为达到一定细分精度要求,莫尔条纹信号的四大技术指标需满足的条件,为有效提高莫尔条纹信号质量和细分精度提供理论依据。     

小型光电编码器细分误差补偿系统

为了提高小型光电编码器的精度,建立了一种基于图形拟合的小型光电编码器细分误差补偿系统。首先,阐述了细分误差补偿系统的工作原理及系统组成;然后,详细介绍了该补偿系统的硬件系统组成、相关软件系统设计,分析了该补偿系统的系统误差;最后,采用本系统对某小型光电编码器的细分误差进行补偿处理,经实验测试得到峰值细分误差由70"减小到22"。实验结果显示,本系统可实现小型光电编码器细分误差的补偿,有效提高了小型光电编码器的精度。     

智能化非接触精密二维光电测量系统的研究

本文以不规则轮廓与各种角度的测量为目的,进行了智能化非接触精密二维光电测量系统的研究,提出采用线阵CCD器件、计量园光栅、步进电机与个人计算机构成系统.系统采用最小二乘拟合莫尔条纹信号细分法提高光栅角位移测量精度,采用解调细分法提高OCD测失径的精度,论文给出了理论分析与相应的实验结果。     

小型大孔径高精度编码器的精度分析

详细分析了光机结构的轴系和码盘偏心误差、码盘刻划误差、电子学细分误差对机载雷达用小型大孔径高精度空心轴绝对式光电编码器精度影响。根据光机结构、码盘刻划、电子学细分误差对光电编码器精度的影响,采用方和根方法对小型大孔径高精度编码器精度进行了计算,得出编码器测角精度小于2″,达到设计精度。新研制的编码器可以满足编码器的精度要求并且工作稳定可靠。     

正余弦编码器细分装置的设计

所设计的正余弦编码器细分装置将位置传感器产生的与角度位置成正余弦关系的电信号,采用正切算法计算角度并进行偏差补偿,得到精确的角度位置信号。完成了基于DSP的正余弦编码器角度位置细分装置的软硬件设计,采用全差动放大器件接收差分信号,高速ADC转换芯片+FPGA+DSP实现了区间划分和对信号的细分计算、偏差补偿以及转向判别,使装置具有了信号采集、数据计算和结果输出功能,可用于角度的高分辨率测量。     

光电编码器选型及同步电机转速和转子位置测量

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是电气传动系统中用来测量电动机转速和转子位置的核心部件。对绝对式、增量式和混合式光电轴编码器的工作原理进行了综述,介绍了光电轴编码器的选型原则、转子速度的测量和转子位置的测量方法。最后,给出了同步电动机变频调速系统中转速和转子位置测量系统的实现。     

基于LabVIEW的光纤汽轮机振动测量系统研究

在对汽轮机振动进行测量时,由于传统测量方法中传感头不便安装、且信号易受电磁干扰,很难对微小位移进行高精度测量, 光纤位移传感器具有体积小、不受电磁环境干扰等特点,通过光电转换、信号调理放大实现对汽轮机振动信号的在线测量,结合LabVIEW软件对噪声信号进行曲线拟合并结合快速傅里叶变换进行幅频特性处理,获得高精度的微位移测量结果。整个测量系统具有抗干扰、测量速度快、数据实时记录等优势,能实现在线测量微位移功能,经实验验证,振动测量范围1~500 μm、精度±05%,动态范围<1 kHz,可以满足汽轮机振动测试需要。     

具有误差抑制功能的磁编码器解码算法研究

磁编码器作为一种广泛使用的电机转子位置测量装置,其测量精度对整个控制系统的性能有着重要影响。为了提高转子位置测量精度,采用双二阶广义积分器-锁相环(DSOGI-PLL)解码算法提取磁编码器输出信号的正序分量,抑制磁编码器输出信号中存在的幅值误差和相位误差。针对传统二阶广义积分器(SOGI)无法抑制直流偏置误差的缺陷,提出改进型二阶广义积分器(ISOGI)以消除直流偏置误差,提高磁编码器解码精度。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。     

交流伺服系统光电编码器信号处理电路设计与实现

介绍了应用于数字化交流伺服系统的光电编码器信号处理电路的设计与实现。该设计基于电机控制专用DSP,实现了光电编码器模拟与数字输出信号的采集、细分及编码传输等功能。实践证明,该设计性能可靠、精度高。     

光栅式大应变传感器结构设计与特性研究

为实现0～0.2ε的大应变测量,设计并制备了一种光栅式大应变传感器。该传感器的结构设计基于光栅莫尔条纹的测位移原理,采用砷化镓近红外固体发光二极管作为光源,以光电二极管阵列为传感器的光电探测器。在此基础上,将光电探测器接收到的莫尔信号通过信号处理系统转换为数字脉冲的输出。实验测试结果表明,所制备的光栅式大应变传感器具有良好的线性特性、重复性及较高的灵敏度,其中应变灵敏度为620ε-1,该传感器能探测到的最小应变为0.004ε。这一研究有助于开发高灵敏、低成本的新型大应变传感器。     

数控机床进给交流伺服系统的周期优化研究

交流伺服电机轴上往往加装光电编码器测量电机转子的位置以实现速度和位置闭环控制。光电编码器存在与分辨率相关的量化误差,在零速附近的范围内,量化误差造成测量死区和控制死区,影响系统的控制性能。在对测量死区的机理进行分析的基础上,提出采样周期优化方法,即在低速范围内增加采样周期时间来减少测量死区和控制死区。在模型机实验研究中将采样周期规划为在2 000～20r/min速度范围内,速度环采样周期为0.5ms,在20～10r/min速度范围内,速度环采样周期为1ms,在10～0r/min速度范围内,速度环采样周期为2ms,从而使速度测量死区从11r/min降低到3r/min,满足了系统控制要求。     

基于FPGA的增量式编码器细分方法的研究

为了精简增量式编码器信号处理系统的外围电路和实现在不增加编码器物理刻线的前提下提高编码器的分辨力和细分精度,提出一种基于FPGA的电子学细分方案,该方案可以获得较高分辨力和精度的编码器位置信息,且易于针对现场情况进行逻辑修改。该方案利用FPGA搭建细分方法所需要的各个模块,使用Modelsim软件进行仿真,并利用DA模块和示波器对该方案的数据进行验证分析。实验结果表明在编码器机械细分的基础上,该方案可以对信号进行120次细分,将增量式编码器分辨力提高至3″,并且可以将细分之后的机械角度精确至以度为单位的小数点后5位即10-5。