光电编码器两种精码波形细分方法原理误差对比

光电编码器通常利用细分两路正交的码盘精码信号达到高分辨力的目的,为使细分技术更加完善,对基于三角波和基于正余弦波的两种细分方法进行了专题研究。分别对理想信号中存在直流误差、幅值误差、基波相位误差、高次谐波误差几种典型误差情况进行了分析,比较两种基于不同波形细分方法的抗干扰能力。实验对精码信号介于正余弦波和三角波之间的编码器进行测试,对于同一台编码器,采用正余弦波细分时精度为36,采用三角波细分时精度为42。结果表明:基于正余弦波的细分方法抗干扰能力优于基于三角波的细分方法。对于高精度光电编码器研制和生产时,可利用正余弦波对精码信号进行细分或将实际信号校正至标准正余弦波再细分。     

像面扫描系统负载非平衡特性分析

为便于像面扫描控制系统的设计和机械配重,对系统负载的非平衡特性进行研究.首先从凸轮设计入手,简要介绍了相机的工作模式,指出在相机位角扩大监视模式下,凸轮及从动件的重力将会在凸轮扫描平面上产生重力分量.对像面扫描系统负载非平衡特性进行了理论分析.基于电机的数学模型,提出通过电机开环响应曲线测定负载力矩的方法,并分析了测量误差产生的原因.理论分析表明:在相机位角为0°时,凸轮从动件的惯性力造成电机负载力矩不平衡,电机转速越高,负载力矩越大;在相机位角非零时,凸轮及从动件重力在凸轮旋转平面的分量对负载力矩产生影响,且相机位角越大,电机负载力矩越大.像面扫描系统负载非平衡特性的研究将为后续控制系统设计及机械配重提供理论依据.     

提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法

为提高光电轴角编码器的细分精度及莫尔条纹光电信号的细分倍数,设计了一种基于改进粒子群算法的信号正弦性修正方法。首先,根据莫尔条纹光电信号的数学模型,分析信号质量指标对细分误差的影响;并从编码器的制作、调试、使用等环节出发,指出信号细分误差产生的根本原因;然后,对改进粒子群算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述;最后,以21 位光电编码器为实验对象,依据其精码转换的方波信息实现精码信号的自适应采样,同时应用改进算法对采集的编码器原始光电信号进行数据预处理,通过辨识信号模型中的3 个待定参量,直接实现信号等幅性偏差、稳定性偏差、正交性偏差的修正;对算法处理后的莫尔条纹信号进行细分精度检测,实验结果表明:编码器细分误差峰值由19.08降低到2.86,细分精度明显提高。     

绝对式光电编码器动态误差采集系统

在绝对式小型光电编码器动态特性检测中,为了对匀速变速转动下编码器的高速误差进行数据采集,提出了编码器误差数据准确采集方法,并设计了绝对式光电编码器动态误差采集系统。首先,通过对被测编码器输出角度数据所表达真实角度准确时刻的分析,提出了编码器误差数据的准确采集时刻是在编码器输出数据变化的边沿时刻。然后,通过对误差采集时采集数据量、采集速度及传输速度的分析,确定了以FPGA+USB设计制作硬件电路,实现编码器误差数据的全分辨率采集。最后,通过计算机软件实现对误差数据的计算、显示和打印。经过实验,系统可以高速、准确地采集到快速转动下编码器所有角度的误差数据,能够满足小型绝对式光电编码器动态特性检测的要求。系统具有采集数据高速、准确等优点。可以实现对90 r/min以下转速的16位编码器的数据采集。     

小型光电编码器的高分辨力细分技术

为了实现在不增加体积和重量的前提下提高小型光电编码器分辨力和细分精度,对光电编码器高分辨力细分技术进行了研究。首先,分析了影响小型光电编码器分辨力及细分精度的主要因素;其次,利用ADC841单片机对A/D转换的增益误差和失调误差进行修正;最后,优化电子学细分算法,设计出小型光电编码器高分辨力的信号处理电路。实验结果表明,该设计可以实现编码器精码信号的1 024细分,细分周期误差的峰峰值由163减小到70;将外径为40 mm的小型光电编码器分辨力提高4倍至4.98,精度提高至30。设计的编码器细分方法,电路结构简单、细分数高,可应用于对体积和重量有严格要求的绝对式和增量式光电编码器中。     

小波变换实现的光电编码器精确实时测速

光电编码器作为速度反馈器件,在工业、航空航天、军事等领域应用广泛。其速度检测的准确度和响应时间直接影响了整个控制系统的性能。为此,研究了一种编码器测速信号小波变换算法,该算法能够减弱噪声和干扰的对测速精度影响。将该算法应用于某航天编码器中,改善了其控制系统的动态响应和稳态精度。具有算法简单、占用资源少、耗时短、算法通用等特点,并且可以推广到其他编码器研制中。同时,还设计了一中光电编码器速度检测系统,能够实现对光电编码器测速精度的检测。实验表明:该算法应用到编码器中,将测速误差从6.956（）/ms降低到0.370 7（）/ms。     

编码器动态特性检测高速数据传输系统

为实现编码器动态特性检测中,动态误差数据采集系统与PC电脑的高速、实时数据传输,利用高速USB芯片CY7C68013和FPGA芯片设计了高速的数据传输系统。首先,系统采用CY7C68013芯片作为USB总线传输模块,并利用FPGA芯片对CY7C68013芯片进行控制,使USB芯片工作在SlaveFIFO模式下,完成与上位机电脑数据的发送与接收;然后,利用在PC中利用VC＋＋编写软件,完成对CY7C68013芯片的数据传送、接收和固件程序的烧写,并将接收到的数据显示和打印出来。系统具有传输速度快、数据准确、使用方便等优点,可以用在其他数据传输中。经过实验,系统在编码器误差数据采集系统的数据传输中,能够高速、实时的完成数据的传输工作,可以在PC软件中显示采集到的编码器数据,满足编码器误差数据采集系统设计和使用要求。