光电编码器动态误差评估系统

在批量生产小型光电编码器的过程中,出厂检验不仅要对光电编码器动态误差进行检测,也要对不达标编码器进行误差溯源及修正。在实现对光电编码器高、低转速下的动态误差检测的同时,需要快速的定位光电编码器动态误差超标的原因,使生产者能够根据误差超标原因对编码器进行调校。为此,提出了光电编码器检测方法及评估方法,设计了小型光电编码器动态误差检测及评估系统。首先,从低、中、高频率方面对光电编码器误差组成分析,明确了各频率误差的产生原因;然后,提出了采用AR模型谱估计法对动态误差进行评估的方法,并根据误差评估结果给出误差产生因素判定;最后,设计了小型光电编码器动态误差评估系统,实现了对光电编码器的动态误差检测,并给出误差评估结果。所设计的检测系统工作转速范围为0.5~8 r/s,检测精度优于2;误差评估系统能够清晰的显示出动态误差在各频率下的均方值,使生产者能够轻易地找到不达标编码器的调校方法。该系统准确可靠、显示直观,为批量生产光电编码器提供了简单有效的检测评估手段     

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。     

光电编码器的应用——细分原理

编码器的光电信号经过电路系统的处理,最终获得代表测量角度的数据代码.电路处理系统中最为关键的是细分技术,它是编码器电路处理系统技术中的专业技术.本文详细介绍了一种细分原理和常用的实现方法,说明了编码器测量基准光栅线数和编码器代码分辨力的关系,分析了细分误差产生的原因.     

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。     

莫尔条纹快速细分在光电轴角编码器中的应用

详细介绍了莫尔条纹高插补系数快速细分的原理、硬件设计和软件设计,并将此细分装置应用于光电轴角编码器处理电路中。采用乘法倍频电路可以完成莫尔条纹信号的四倍频,提高了信号的正交性,达到了实验的要求。采用16位CHMOS微控制器80296SA进行软件8 192份细分,可以使光电轴角编码器的分辨率达到0.006″,测角精度σ≤0.4″,且该系统执行一次细分程序所需要的时间小于50μs。     

再谈提高光电编码器分辨率的位置细分电路

本刊今年第5期介绍了一种提高光电编码器分辩率的位置细分电路,其分辩率最大为光电编码器分辩率的4倍。为满足更高精度的测量,本文介绍一种由CMOS锁相环和方向鉴别器组成的位置细分电路。其原理框图如图1所示。图中f_A、f_B分别表示A相和B相脉冲,A相脉冲为计数脉冲,B相脉冲为辨向脉冲。设A相脉冲在前作加法计数,否则,作减法计数。图1虚线框I部分,是由一块CMOS锁相环电路CD4046和一块双BCD加法计数器CD4518组成的最大为100倍的倍频电路,其电路图如图2所示。图中双BCD加法计数器CD4518组成20分频器。工     

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。     

编码器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渡存在着偏差,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,采用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.该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.

Abstract：

While a photoelectric encoder working at the dynamic state, there are deviations between the actual output signals and the theoretical two sine or triangular signals. Interpolating on this deviation signals will result in interpolation errors. In this paper, the original waveform parameters are obtained by analyzing the actual dynamic waveform data and building a dynamic model. Bringing these parameters into interpolation error equation, and then errors can be worked out which provides a theoretical basis for error compensating. As a new error detection method, it is suitable for on-site encoder accuracy detection and calibration. The new method with a high application value overcomes the defects existing in traditional error detection devices, such as the complexity of equipments and the unsuitability for dynamic detection under complex on-site conditions.     

光电轴角编码器误差检测技术的发展动态

介绍了光电轴角编码器的种类、原理及其性能衡量指标。对国内外光电编码器误差检测技术进行了统计和比较。针对国内误差检测技术的发展现状,阐述了误差检测技术的未来发展趋势。     

光学连续闭环光电编码器误差检测系统

为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题,利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法,建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统;采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法,建立了双轴转台全误差模型,分析了固定误差和可变误差对系统的影响;利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准,并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明:检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求,系统精度可达0.38″,测量不确定度为0.2″（k=2）,系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致,验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。     

非均匀采样光电编码器莫尔条纹信号分析方法

为实现高精度光电编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法.首先,利用曲线拟合的最小二乘法将采集到的编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形.然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性.最后,采用该方法对某21位绝对式光电轴角编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场编码器精度误差的实时检测奠定了基础.     

一种新的估计CDMA系统误码率的方法

本文提出一种新的估计ＣＤＭＡ系统的误码率的方法，得出了较高斯函数更精确的多址干扰的密度函数，我们得出的解析结果首次可解释扩频增益变大、传统高斯估计法不准的原因。     

光栅角编码器偏心误差修正方法研究

为了减小光栅角编码器偏心误差的影响,提高光栅角编码器角度测量的精度,对偏心误差的修正方法进行了研究。通过对光栅角编码器测角原理和偏心误差产生原因的分析,建立了偏心误差模型。并根据偏心误差模型的特点,对其进行简化,得到易于数学计算的偏心误差修正模型。以平行光管和23面棱体为基准,得到存在偏心误差的一组光栅角编码器测量数据。使用线性最小二乘参数选择准则,对偏心误差修正模型中的参数进行优化计算,得到修正模型中的参数,完成对光栅角编码器误差偏心的修正。通过误差修正试验和精度验证试验,表明经过偏心误差修正,系统测量精度优于±13″。修正方法达到了补偿误差的目的,提高了光栅角编码器的测量精度,满足了高精度角度测量的要求。     

基于二元仿射变换的广义ELGamal型盲签名方案

利用广义ELGamal型签名方案或DSS构造盲签名(指强盲签名)方案,是人们普遍关注但仍未解决的问题.本文提出了利用二元仿射变换,由Harn和Xu提出的十八种安全广义ELGamal型数字签名方案出发构造其盲签名方案的方法.利用该方法得到十八种相应的盲签名方案.进一步分析得到其中十二种方案是强盲签名方案,而其余在该方法下只能得到弱盲签名方案.     

共形阵列幅相误差校正快速算法

基于子空间的联合迭代算法可以实现对空间信源方位和阵列幅相误差参数的联合估计。当对共形阵列进行幅相误差校正时,由于其空域导向矢量不具有Vander monde结构,导致快速高分辨空间谱估计方法无法直接应用,而利用2维谱峰搜索实现空间方位估计的运算量较大,限制了算法在共形阵列上的应用。针对此问题,该文提出一种借助虚拟阵列实现共形阵列幅相误差校正的新方法。该方法利用虚拟阵列的特殊结构快速实现对信源的DOA估计,省去了谱峰搜索过程,因而运算复杂度低,便于工程实现。理论分析和仿真结果验证了所提算法的有效性,可为共形阵列的工程应用提供参考。     

一种改进的最大类间方差法

最大类间方差法(Ostu法)因其计算简单、自适应强,而成为使用最为广泛的图像阈值自动选取方法之一.在分析该方法的基础上,提出了一种针对红外图像的改进的Ostu法.实验结果表明,本文提出的方法可以完整、快速地分割出复杂背景图像中本身具有多个灰度层次的红外目标.     

半径约束最小二乘圆拟合方法及其误差分析

针对基于线结构光视觉检测类圆工件三维测量中的光条圆弧特征数据所占整圆比例偏小，提出了基于半径约束最小二乘圆拟合方法。详细地分析了样本特征数据噪声对圆心定位精度的影响，并进行了仿真实验。实验结果表明，在光条圆弧特征数据所占整圆比例偏小的条件下，半径约束最小二乘圆拟合方法可以有效地提高圆中心定位精度。     

天线罩瞄准误差的建模和补偿方法

研究了天线罩瞄准误差斜率对于雷达型导弹制导系统稳定性和脱靶量的影响,讨论了天线罩瞄准误差斜率的建模,根据已有建模方法的优缺点,提出用数据表格来描述俯仰、偏航平面上的天线罩瞄准误差,在此基础上进行查表法补偿,并通过数学仿真测试了该补偿方法,补偿精度满足要求.