音圈电机驱动的航空相机像面扫描系统

航空相机执行机构的核心是像面扫描系统,要求高扫描精度、高扫描频率、体积小、结构简单,否则成像模糊、成像帧频低。国内外低精度的扫描机构采用旋转电机外加凸轮、齿轮、涡轮蜗杆等机械传动机构将旋转运动变为直线扫描运动,搭建的像面扫描系统体积大、结构复杂、智能化程度低与未来相机的发展趋势不吻合。设计的新型高频高速像面扫描结构,直线往复扫描运动执行机构选用音圈电机,像面扫描方式为矩形扫描方式。为满足指标要求,采用音圈电机持续力控制和滞后超前控制相结合的控制策略。实验表明,线速度103 mm/s,线性行程0.2 mm 时,实现了扫描频率15 Hz,稳速精度0.2%,满足了工程要求。     

星载高精度小型多圈绝对式编码器设计

为了满足星载相机中调焦相机电机转动精度和圈数记忆要求,设计了小型多圈绝对式光电编码器。根据星载相机的精度要求,对1级绝对式光学码盘进行了小型化设计;根据电机转动的计数要求,设计了2级绝对式矩阵码盘计数系统;最后,对设计的小型多圈绝对式光电编码器进行了精度检测。小型多圈星载绝对式光电编码器外形尺寸为直径40mm×50mm、重量为200g、分辨力为40″、精度±100",圈数16圈。本编码器能实现相机中电机转动圈数记忆功能,且体积小、精度高,可满足星载相机的要求。     

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。     

图像法自动调焦原理及系统实现

介绍了基于图像处理方法的自动调焦系统的组成、工作原理、硬件电路设计与软件设计。该系统的核心是图像处理部分和控制部分。给出了聚焦量计算的三个导出公式,提高了硬件的运算速度。详细分析了自动调焦的控制过程,并提出了渐变步长的思想,提高了系统的控制精度。实验结果表明,在较宽范围的环境条件下,该系统具有良好的调焦效果。     

莫尔条纹光电信号细分误差的实时补偿

为了保证高精度光电轴角编码器在恶劣工作条件下的细分精度,设计了基于高分辨率数字电位计的实时补偿处理系统。依据莫尔条纹光电信号的数学模型,说明了由信号等幅性偏差和直流电平漂移引起的细分误差的空间分布特征,并得出误差规律及计算公式,从编码器的光机装调、码盘均匀性、光敏元件调试等制作环节出发,指出了编码器光电信号细分误差的根本特性;受高精度光电编码器分辨力的约束,从编码器光敏元件输出莫尔条纹信号的形式出发,构建了分辨率为0.1 的数字电位计查找表;并设计了实时补偿的关键算法。以23位光电编码器为实验对象,在-40～60 ℃条件下对补偿处理系统测试,实验结果表明:直流漂移1.2%,等幅性2%,且自动补偿时间约为3 s,满足编码器分辨力（0.154）和工作实时性的要求。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的环境适应性和测角可靠性。     

高分辨力面阵图像式光电编码器的测角技术

为实现面阵图像式光电编码器的小型化及高分辨力,研究了面阵图像式光电编码器的码盘编码和基于图像处理技术的精码细分算法.首先根据光电编码器的性能指标要求设计相应的码盘尺寸;然后通过图像传感器采集随轴系转动的码盘图样;微处理器接收图像数据,通过图形识别算法得到粗码角度,并采用改进的基准线质心算法,计算亚像素级的精码角度信息.最后由粗码和精码组成光电编码器测角数据.实验结果表明,设计码盘直径为φ45 mm的面阵图像式光电编码器,在不配备光学镜头的前提下,采用研究的精码细分技术,可实现4 096份细分,测角分辨力达到5″,角度误差峰峰值为61″.该面阵图像式光电编码器和精码细分技术可以提高编码器的分辨力,缩小编码器体积,减轻重量.适用于航空航天领域对小型化光电编码器的需求.     

莫尔条纹信号的数字锁相倍频系统

为实现对莫尔条纹信号的高倍动态细分,提出了莫尔条纹信号数字锁相倍频的细分方法,并设计了基于CPLD芯片的数字锁相倍频系统.该系统将莫尔条纹原始信号处理成方波信号,采用全数字倍频系统对其进行锁相倍频.首先利用鉴频/鉴相器对编码器信号进行鉴别,得到倍频控制字和相位差;然后将倍频控制字送入数控振荡器,实现对原始信号的高倍倍频,同时保证了新生倍频信号与原始信号的相位同步;最后将数控振荡器输出的倍频信号经过N分频,反馈回鉴频/鉴相器,并利用相位差进行相位调整.经过实验证明,系统成功实现了对编码器信号的32768倍的细分.倍频电路全部在CPLD芯片中编程实现,其动态特性好,提高了对编码器信号的跟随速度,避免了机械上对精码码道的刻画、电子学上对精粗码校正及A/D转换中量化等的误差;并且克服了传统模拟倍频方法的响应时间较长、易受温度和电网电压波动影响、存在直流零点漂移及部件饱和等缺欠.     

小型绝对式光电编码器精度自动检测装置

精度检测是光电编码器研制和生产中的重要环节,为了提高检测装置的精度和效率,以永磁同步电机和FPGA高速数据采集卡为核心,文中设计了一种动、静态精度自动检测系统。阐述了2种检测的原理,研究了装置各部分选型及软硬件设计,最后,分析并计算了系统精度。实验表明:系统稳定可靠,检测结果准确,工作效率高。     

光电编码器检测装置研究现状与展望

随着科学技术的发展,各个研究单位对编码器的精度要求越来越高,因此,在编码器研制生产过程中,需要对其误差进行检测,虽然现有检测装置能够完成编码器的误差检测,但都存在着不足之处.文章在参考大量文献的基础上,首先介绍了光电编码器的原理,其次介绍了国内外编码器检测装置的结构及原理,并分析其优缺点,最后对其发展方向进行了展望.     

一种液晶显示器低温显示控制系统的设计

针对液晶显示器在温度低于-20℃时无法工作这一问题,设计了一种液晶显示器的低温显示控制电路系统,该系统由温度传感器、加热器和单片机等组成。单片机通过温度传感器实时监测液晶显示器周围的环境温度,当温度低于-10℃时,单片机控制加热器加热,以确保液晶显示器正常显示。试验证明:该系统简单实用,可以使液晶显示器在-40~55℃温度范围内正常工作,无滞后现象。