光電軸角編碼器細(xì)分技術(shù)的研究.pdf

1、光電軸角編碼器是一種將角位置、角位移及角速度等物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的精密位移傳感器，廣泛的應(yīng)用于精密測(cè)量、自動(dòng)控制等諸多領(lǐng)域。傳統(tǒng)的編碼器主要采用光度式測(cè)量，在碼盤尺寸一定的情況下，分辨率越高，要求一個(gè)圓周內(nèi)的刻線數(shù)越多，那么刻線寬度就會(huì)越細(xì)，過細(xì)的刻線一方面會(huì)造成透光量不足以致不能區(qū)分透光/不透光區(qū)域，另一方面也容易形成衍射現(xiàn)象導(dǎo)致信號(hào)串?dāng)_，這樣就會(huì)影響編碼器的正常工作。
　　 為了解決碼盤尺寸和分辨率之間的矛盾，本論文提出了一

2、種基于面陣探測(cè)器的絕對(duì)式軸角編碼的檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)能夠在不改變碼盤現(xiàn)有編碼方式的基礎(chǔ)上提高編碼器的分辨率，并且有利于碼盤的安裝和調(diào)節(jié)。被LED照明的碼盤經(jīng)過成像物鏡放大，放大后的碼盤圖像被面陣光電探測(cè)器接收，然后沿碼盤的徑向讀取粗碼，再利用探測(cè)器像素的空間均勻性沿碼盤的切向?qū)Υa盤的最小單元進(jìn)行細(xì)分，最終得到由粗碼和精碼共同構(gòu)成的角度信息。
　　 角度譯碼過程由FPGA為核心的處理電路完成，通過SCCB模塊對(duì)面陣探測(cè)器進(jìn)行配置之后

3、，面陣探測(cè)器接收到的碼盤圖像經(jīng)過二值化模塊、粗碼計(jì)算模塊、細(xì)分計(jì)算模塊處理之后，最終通過串口模塊輸出，從而實(shí)現(xiàn)了角度信息的實(shí)時(shí)處理。
　　 在系統(tǒng)搭建完畢之后，對(duì)于系統(tǒng)的工作條件、粗碼的線性度進(jìn)行了分析，在對(duì)工作條件進(jìn)行分析時(shí)，主要研究了離焦度和光照度對(duì)測(cè)量情況的影響。為了對(duì)測(cè)量精度進(jìn)行測(cè)量，引入了激光三角法對(duì)系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行分析。在實(shí)驗(yàn)中，系統(tǒng)粗碼輸出的絕對(duì)誤差為0.0270°，細(xì)分之后的絕對(duì)誤差為0.0031°。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)