航天级光电编码器的信号处理系统设计

为了实现航天级光电编码器的小型化,减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求,设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先,介绍了双读数系统航天级光电编码器的精码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计;然后,从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发,对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析;最后,采用比较法,以23位高精度光电编码器作为角度基准,对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明:应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为20″,精度σ≤30″。该系统已在工程项目中得到应用,实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。     

绝对式光电编码器信号处理,显示电路的设计

以绝对式光电编码器在分布式光庆计中应用为例，详细介绍了光电编码器信号处理和显示电路的设计，为光电编码器可靠使用提供简单有效的方法。     

基于光电编码器的旋转角度测量装置的研究与设计

设计了一种基于光电编码器的旋转角度测量装置,该装置将光电编码器与被测物件进行同轴连接,当被测物件转动时带动编码器同步旋转,光电编码器将转动的角度以脉冲的形式输出,主控制器接收到编码器的脉冲信号后将其转换成对应的角度值,并通过数码显示器实时显示。     

小型光电编码器长周期误差的修正

针对小型光电编码器长周期误差成因及分布规律复杂的特点,提出了一种光电编码器长周期误差修正方法。建立了基于正交三角函数基的傅里叶神经网路误差修正模型,将光电编码器输入输出间的非线性优化问题转化为线性优化问题。误差修正模型以高精度基准编码器输出值作为学习目标;引进模拟退火策略的差分进化算法对网络进行训练,保证了在训练的初始阶段具有较强的全局寻优能力和在训练后期具有较快的收敛速度和较高的精度。运用设计的方法对16位小型光电编码器进行了长周期误差修正处理,实际测试显示：编码器的峰值误差由45"~-17.5"减小到10"~-8.75",长周期标准偏差由修正前20.3"减小到修正后4"以下。结果表明提出的长周期误差修正方法提高了光电编码器的精度。     

用于星载激光通信终端的绝对式光电角度编码器

针对星上激光通信终端二维转台的精确控制,设计了实时测量转台旋转角度的专用型光电角度编码器。根据星载激光通信终端所需测角系统的设计指标,分别对光电角度编码器的码盘、指示光栅及光电信号的提取方法进行了设计和选择。其中,格林二进制绝对式编码结合高质量的电子学细分,实现了编码器24位的绝对角度测量;四象限矩阵编码方式有效地减小了码盘的径向尺寸;分体读数头式指示光栅较整周玻璃盘大幅度压缩了体积和重量。在室温条件下对安装在星载激光通信终端上的光电角度编码器进行了测角精度检测。结果表明:该测角系统的角度测量精度约为0.7″(优于1.0″)。激光通信终端设备的在轨稳定运行及捕获、跟踪和通信功能的正常发挥,进一步验证了所设计的光电角度编码器测角精度高、抗辐射能力强、工作可靠性高,满足星载激光通信终端设备的应用要求。     

基于光电编码器的转速测量系统设计与仿真

文章首先介绍了利用光电传感器进行转速测量的基本原理,在此基础上介绍利用光电编码器进行转速测量的信号特征和处理电路,并设计以AT89S51单片机为控制中心的编码器转速测量电路;详细分析软件实现的方法,并给出设计的汇编语言程序,利用Proteus软件进行仿真得到预期的测量结果。     

自驱动关节臂坐标测量机关节角度实时测量系统

针对传统的光电编码器角度测量方法无法满足自驱动关节臂坐标测量机角度高精度实时测量的问题,设计了基于FPGA组合设计方法的光电编码器角度实时测量系统,由原理图输入设计的抗扰动模块、Verilog HDL语言设计的四倍频辨相计数模块、Qsys搭建的数据传输模块和Visual Studio设计的软件模块组成。通过与数字采样频率为1 MHz的16位USB-6229数据采集卡同步对比实验结果表明,在相同条件下,FPGA与数据采集卡同时测量光电编码器的数据完全吻合,因此设计的光电编码器角度实时测量系统可以直接运用于自驱动关节臂坐标测量机的关节角度测量。     

XGBoost机器学习在光电编码器误差补偿中的应用

光电编码器检测系统的误差主要受基准光电编码器测角误差、数据采集误差、检测系统同轴误差影响。其中，基准光电编码器的测角误差可进行补偿。因此设计了一种基于极度梯度提升树（extreme gradient boosting,XGBoost）机器学习的算法用来补偿基准光电编码器的误差。经该算法补偿后，静态精度提高了35倍，标准差由3.62″减小至0.13″，最大误差值由5.53″降低至0.39″。与传统的误差反传（back progagation,BP）神经网络算法以及径向基函数（radial basis function,RBF）神经网络算法补偿效果相比，XGBoost的补偿效果更优。XGBoost机器学习算法有效降低了基准光电编码器的测量误差，提高了光电编码器检测系统的检测精度。     

双读数系统的天基绝对式光电编码器设计

为了有效地减小航天相机的体积、减轻其重量并满足冷备份要求,设计了双读数系统的天基绝对式光电编码器。首先,根据航天相机的要求,对绝对式光学码盘进行了小型化设计;然后,根据码盘的特点设计了双读数狭缝盘及读数系统;最后,对设计的双读数系统的天基绝对式光电编码器进行了精度检测。实验结果表明：双读数系统的天基绝对式光电编码器外形尺寸为f50 mm×32 mm、重量为150g、分辨力为20″、精度为σ≤30″。本编码器具有读数系统冷备份功能,且体积小、重量轻、抗干扰能力强、满足航天相机的要求。     

基于CPLD的光电编码器测量系统

为了提高光电编码器的反馈精度和消除正交波形中的抖动,提出了一种基于复杂可编程逻辑器件且具有倍频鉴相和滤波功能的光电编码器测量系统。介绍了光电编码器测量原理,将系统划分为滤波鉴相、倍频、计数3个模块,并对这3个模块进行了电路设计和仿真。仿真结果表明,该设计方法能够满足高精度伺服电机正交编码的信号处理要求。     

数控机床伺服进给系统无传感器检测技术

提出一种基于光栅尺与编码器信号的机床伺服进给系统定位精度检测方法;深入研究电流、扭矩、润滑特性之间关系,获取伺服电动机电流并据此对机床润滑状态进行分析和监测.在全闭环和半闭环条件下进行单轴直线和两轴联动圆测试,实验表明位置、瞬时速度等光栅尺、编码器信息可以用于机床伺服进给系统精度评定和控制特性评估;进行了不同进给速度下的恒速、润滑特性测试,试验分析表明机床润滑特性符合Stribeck摩擦效应,能够实现对机床润滑和运行状态进行监测.     

脉冲编码器在数控机床中的典型应用

脉冲编码器是数控机床中广泛使用的检测元件。论文介绍了光电旋转编码器的工作原理,针对数控机床典型控制任务,列举了脉冲编码器在数控机床中的应用。     

一种低成本工业缝纫机驱动系统的研究

介绍了一种专为低成本工业缝纫机控制领域而设计,采用DSP芯片TMS320LF2406A实现永磁同步电机空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制器的原理,给出了一种基于精确的光电编码信号测速的无电流环直接电压控制策略,来设计工业缝纫机控制器的硬件组成结构及软件设计思想.实验结果验证了该方案的可靠性和优良性.     

牵引变压器线圈绕制机控制系统的设计

介绍了牵引变压器线圈绕制机控制系统的设计,简述了设备的机械结构和控制要点,并给出其主要以欧姆龙SYSMAC CJ2系列元器件组成的电控系统的基本结构,详述了绕制机的主要控制功能设计,包括主轴电机编码器信号分配、排线装置及放线车平行随动控制和线缆张力控制,并说明了绕制机在用户现场的实际运行情况。     

Overall strategy for fabric folding machine system control

Control of the machine carriage at a steady speed is crucial when one wants to advance the state-of-the-art with higher productivity and efficiency for fabric folding machine systems. Three steps are necessary. First, a good design-based model of the plant needs to be developed. Second, a good, realizable actuator, sensor, and controller must exist. Third, the system output should be modified using knowledge of the system’s dynamic response. This project presents a complete control strategy for a fabric folding machine system. In Part I, we illustrate the system’s mathematical modeling, dynamic analysis, linearization, and controller design. A very realizable actuator and sensor, which uses a motor and an encoder, are applied to design the control system. The computer simulation results for linear and nonlinear system models indicate that the system’s steady-state errors for this designed controller can be eliminated and that a good tracking property can be achieved as well.     

Analysis of optical linear encoders’ errors under vibration at different mounting conditions

The optical linear encoders are the preferred choice sensors for positioning machine tools’ moveable parts. Machine tools’ errors have been traditionally focused on the analysis and performance of the machine tool structure until recent works have treated the encoder itself as a source of error. Encoder error quantification has been done for several mounting conditions in static situations, but there is a lack of information regarding the performance of the encoder under dynamic solicitations. The aim of this work is to analyze the loss of accuracy of the sensor because of vibration for different mounting conditions. A finite element model of encoder has been developed and experimental results have been analyzed using this model.     

微型铣刀外径视觉测量的不确定度

建立了基于机器视觉的测量系统,实现了微型铣刀外径的在线测量,并对测量不确定度进行了分析.测量系统由背光源、夹头与旋转平台、旋转编码器、摄像机和相应的测量软件组成.系统运行时,铣刀匀速旋转,由旋转编码器触发相机对其进行采样拍照并完成测量.从照明光源平行性、摄像机的镜头畸变与CCD噪声、调焦效果、待测物体表面几何特性、算法设计5个方面分析了测量结果不确定度来源及其影响.实验表明,当系统采样率不足时,对于铣刀外径测量不确定度影响最大的是待测物体表面几何特性;在采样率足够大的情况下,外径测量不确定度主要由光源平行性确定.本文系统采样率为33 frame/circle,系统测量不确定度为4μm,可满足生产要求.     

单圈绝对式编码器的研制

单圈绝对式编码器是国际上新出现的光栅编码技术之一.它突破了传统的光栅编码原理,使用了一种新颖独特的黑白条纹编码方式进行角度测量;它的实现需要融合传感器技术、图像处理技术、计算机控制技术为一体.详细介绍了单圈绝对式编码器的基本原理和理论依据,具体给出了系统硬件设计方法.实验结果充分说明了系统设计及理论依据的正确性.     

用PMAC实现精确从动

采用PMAC（programmable multi-axis controller)作为机床数控系统,设计并制造了一台数控车床。该机床通过PMAC将它的切削轴从动于主轴编码器,使得刀具速度跟踪主轴速度,从而得到恒定的螺距,实现了精确从动。