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。     

伺服系统中光电轴角编码器信道故障检测设计

某伺服系统通过光电轴角编码器、CPU板、I/O接口板、串口板协同工作实现系统位置闭环控制和速度闭环控制。当光电轴角编码器信道内任一部分出现故障时,整个系统将陷入瘫痪。结合工作,设计了一款检测设备,可实现对故障点的快速定位。该检测设备对调试工作有指导意义,特别是当伺服系统在野外环境工作出现故障时,能够快速定位、快速解决,具有很强的实用性。     

单圈绝对式光电轴角编码器译码技术

单圈绝对式编码器相比于增量式编码器及传统的绝对式编码器有独特的优势,其关键技术在于译码系统的设计及译码算法的研究。为了提高单圈绝对式编码器集成度、响应速度及精度,设计了译码系统,该系统采用线阵CCD作为码盘图像光电转换装置,并利用FPGA实现电路控制及译码算法。同时提出了新的译码算法,该算法一方面将CCD输出信号二值化后的电平信号高电平计数,判断组合得到粗码信息;另一方面应用质心法进行细分定位,通过计算条纹质心与虚拟中心的偏差得到细分角度值。最后,通过两者结合得到角度信息。基于该系统研制的经纬仪样机精度达到2。     

压力传感器零点电漂移与热漂移特性的模拟

利用ＰＳＰＩＣＥ程序结合非线性电阻模型来模拟压力传感器的电桥电路,可显示零点电漂移和热漂移特性。并阐明可利用电漂移来消除热零点漂移。     

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。     

一种轴角编码器自动检测平台设计

轴角编码器是某指控装备的核心器件,其主要功能是把输入轴的转动角度转变成一个对应的二进制编码。该部件出现的故障频率高且部件脱离系统后修理难度大,因此提出研制轴角编码器自动检测平台的需求。检测平台基于PXIe总线架构,选用多功能多路信号输入/输出采集卡采集轴角编码器的输出编码、采集轴角编码器工作时的转速及扭矩信号;选用程控电源模块提供检测平台所需的供电电源。运用开源测试软件SeeSharpTools开发检测平台应用软件。具备模拟轴角编码器实际工作状态,实时显示转动轴扭矩、转速值,采集编码器旋转角度对应的编码值并显示,并具有测试结果分析及打印测试报告的功能。使用L支架结构安装轴角编码器,满足检测过程中频繁更换被测件的需求,极大提高了该轴角编码器的检测效率。     

消除电荷放大器零点漂移的方法

本文分析了电荷放大器零点漂移的根源,影响零点漂移的因素及漂移规律。从理论上证明可通过补偿的方法消除零点漂移,进而提出通过反馈补偿网络消除零点漂移,并通过实验证实了上述方法。     

基于空间位置的增量式光电编码器误差检测系统

增量式光电编码器输出信号的正交性和均匀性是其重要技术指标之一,对增量式光电编码器的精度检测是编码器研制和生产过程中的重要环节。传统信号质量的检测是基于时间位置进行检测的,其检测准确度受转速均匀度影响,在高速、变速转动下对增量式光电编码器的动态性能检测并不准确。提出了一种基于空间位置的信号质量检测方法,并设计了相应的检测系统。检测系统采用直流无刷电机带动高精度角脉冲发生器和被检增量式编码器同轴旋转,并采集高精度角脉冲发生器在被检增量式编码器输出信号边沿时刻的数值,进行误差计算。该检测系统极大地减小了由于转速不均匀造成的测量不准确度。运用该检测系统对输出脉冲周期数为32 400的增量式编码器进行检测,并与时间位置检测法进行对比实验。实验结果表明:该检测系统检测结果不受电机转速变化的影响,可有效地提高检测精度及检测效率,能够实现动态检测。该系统的研制为批量生产增量式光电编码器提供了极大的便捷。     

基于FPGA的光电编码器接口设计

基于减小导弹舵机系统的体积的目的,采用一个控制器控制四个舵机,舵机控制器以DSP＋FPGA为核心架构,控制器中的编码器接口通过FPGA来实现。根据增量式光电码盘进行位置检测的原理,本文采用Verilog语言,提出了一种基于FPGA的实现增量式光电编码器接口的设计方案。通过实验证明,该接口具有数字滤波、方向鉴别、双向计数、复位等功能,能够与DSP等多种CPU相连。     

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     

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。     

光电编码器的动态误码检测系统

为了实现对光电编码器在动态状态下的误码检测,提高批量生产时对光电编码器的误码检测速度,设计了光电编码器动态误码检测系统。首先,对光电编码器误码产生原因进行了分析,并对光电编码器误码进行特征识别。其次,针对光电编码器误码的特征,采用微分方法对光电编码器进行动态误码检测。然后,搭建了光电编码器动态误码检测系统,设计了软硬件电路。最后,对所设计光电编码器动态误码检测系统进行实验验证。实验表明:所设计的动态误码检测系统能够实现对0~8 r/s转速下光电编码器的误码检测,检测结果直观、准确。检测系统极大的提高了批量生产光电编码器时的检验速度。     

光电编码器在汽车音响系统中的应用

光电编码器是一种精度高的数字化检测装置,外部有一个可以左右旋转同时又可按下的旋钮,被广泛用于车载电子设备的菜单选择和调节等。主要以日本阿尔卑斯EC11J微型光电编码器为例,分析了增量式光电编码器的构造和原理,阐述其在汽车音响音量调节中的应用,并设计了编码器输出控制电路对脉冲的辨向和计数的软件编程方法,进一步总结出程序测试的要点,以检测程序的正确性。     

基于Arduino开发环境的光电编码器检测仪的设计

为了能快速简便地判断光电编码器的好坏,设计了一种基于Arduino新型集成开发环境的光电编码器检测仪,实现了Arduino板与可编程智能液晶触摸显示器终端的通信控制,完成了对光电编码器信号准确的计数,并能判断其好坏。检测仪操作简单方便,对于基于Arduino集成开发环境开发的产品具有一定的参考价值。     

红外光源参数对光电编码器信号的影响

红外发光管是光电编码器的重要组成部分,而光源参数对莫尔条纹信号的正弦性和正交性有直接影响,从而影响光电编码器的细分精度和分辨力。文中研究了其发散角、光源宽度对编码器的信号影响。首先,分析了光源对光栅信号光通量的影响,运用频域方法导出了透光特性函数;然后,分析了两种不同光源对同一码盘形成信号的影响;最后,应用Matlab仿真计算了莫尔条纹信号的对比度、正交性、正弦性。实验结果表明,使用两种不同光源的编码器精度相差达到30%,改进后的编码器高次谐波占比明显减少,信号稳定性好。因此研究光源参数对提取高质量莫尔条纹有重要意义,并为高精度编码器设计提供重要参考依据。     

光电编码器的传动方式及其传动精度分析

为了增加光电平台有效载荷的放置空间,需要将其内框架布局进行合理优化。采用平行轴传动方式,将光电编码器安装在主轴旁,可有效扩大光电平台内框架轴向空间。分析了同心轴传动和平行轴传动的优缺点,在平行轴传动中,阐述了单片齿轮传动、消间隙齿轮传动及钢带传动的适用性与局限性。通过实验分析了消间隙齿轮传动与钢带传动在有限转角范围内对光电编码器测角精度的影响。实验结果表明,消间隙齿轮传动在有限转角范围内的测角误差大于3,钢带传动在有限转角范围内的测角误差小于1,为增加有效载荷空间提供了一种途径。