基于相位拟合的绝对式光电精密测角方法

单码道绝对式轴角编码器具有分辨力高、结构简单、可靠性强等优点。为实现角度高精度快速识别和细分测量,提出一种基于相位拟合的绝对式编码器角度细分方法。该方法利用最长线性反馈移位寄存器序列(m序列)进行单码道绝对式编码,首先对CCD采样电平信号进行计数,判断码值组合后得到粗码译码数据;接着利用牛顿迭代法实现三角函数拟合从而获取相位信息,并提出基于相位信息的角度细分算法获得细分角度;最后结合粗码数据与细分角度得到角度信息。实验结果表明,提出的新型测角方法测角标准偏差达到4.57″,最小分度误差仅为0.23″,该方法大大提高了分辨力和精度,并且从原理上避免了码盘粗大误差对测角的影响。     

串并转换思想与绝对式时栅传感器的频响特性研究

在分析绝对式时栅位移传感器频响特性的基础上，介绍了一种在数字信号处理电路中的数据串并转换思想，并提出了一种基于串并转换思想的绝对式时栅信号处理电路设计方案。信号处理电路采用了复杂可编程逻辑器件（CPLD）芯片，预处理电路将测头信号进行模数转换后，经可编程多路切换器模块处理，自适应地将原始测头信号分别转换为对应的多路并行信号，各路对应的分频信号通过比相电路及传感器信号处理电路模块运算后转换为绝对位移脉冲测量信号，最后将多路绝对位移脉冲测量信号进行并串转换操作输出测量值。对信号处理电路进行了仿真，结果证明，该方法可大大提高时栅位移传感器的频响特性，从而为绝对式时栅位移传感器提供了一种应用于动态测控系统的解决方法。     

基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器

提出了一种基于二次调制的高精度多圈绝对式时栅角位移传感器,该传感器由单圈绝对式传感器与多圈计数模块组成。首先,采用两级单排式时栅角位移传感器构成单圈绝对式传感器,通过第一级传感器构建四路正交的行波信号,将差动的两路行波信号直接反射,作为精测信号;同时,利用第一级四路正交的行波信号作为第二级传感器的激励信号进行二次调制,获得整周单周期信号,作为粗测信号,精测信号结合粗测信号实现高精度单圈绝对式角位移测量。在此基础上,结合韦根多圈计数模块记录圈数信息,从而实现高精度多圈绝对式角位移测量。通过印制电路板技术制作了原理样机,搭建了实验平台,并进行了测试,实验结果表明:该传感器在整周范围原始精度可达±8″,并且在上电、断电情况下实现了圈数的准确记忆。     

车载经纬仪的测量误差修正

载车平台变形会直接导致经纬仪方位旋转轴线产生倾斜,从而影响经纬仪的测角精度。为补偿测角精度,实现活动站测量,通过球面几何推导了平台变形对光电经纬仪测角误差影响的修正公式,利用光电轴角编码器精度高、采样频率高的特性,测量出经纬仪坐标系倾斜,经过坐标变换推导出经纬仪倾斜角和倾斜方向,该测量装置通过时统终端与经纬仪望远系统同时记录测角数据及倾斜数据,从而对测角误差进行修正。实验结果表明,该方法能够实时有效地补偿因平台变形而带来的测角误差,使经纬仪不落地测角精度控制在20″内,为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

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.     

电子经纬仪的电路故障及校正方法

电子经纬仪是一种精密的测量仪器，本文从其电子测角原理着手，分析了电子经纬仪的主要电路故障及造成的原因，特别是对故障的校正方法做了详细的探讨。     

光电经纬仪CCD曝光中心测量系统的设计

根据高精度靶场测角要求,设计了一套以IRIG-B码终端为时间基准,基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)的CCD曝光中心测量系统.首先给出了CCD曝光中心的测量原理及硬件组成,利用共源的两台IRIG-B码终端控制发光二极管和CCD探测器,通过调整B码终端输出信号时延控制发光二极管,得到了1 Hz脉冲前后沿和曝光脉冲前后沿对齐的2个关键时刻.针对人工图像判读精度低的问题,提出了利用图像重心的提取算法和改进的Krisch边缘算法,自动计算得到CCD曝光中心,其精度优于17 μs.在外场对多套光电经纬仪CCD曝光中心进行了测量,并将测量结果应用到外场校飞数据处理中,结果表明,在飞机过航捷时光电经纬仪的测角误差平均减少了55％.该系统稳定、可靠,在靶场测量中有着广泛的应用前景.     

基于双经纬仪的转弯角度测量方法

针对转弯角度的测量,提出了一种新的利用双经纬仪的测角方法,该方法测角的精度除了计算舍入误差之外,完全由经纬仪的测量精度决定,可实现较高精度的角度测量。并且此方法可应用到不超过180°的空间夹角测量。     

车载经纬仪的静态指向误差补偿

为了降低载车平台变形对经纬仪静态测角精度的影响,补偿较大变形产生的测角误差,实现移动站弹道测量,分析了平台变形对光电经纬仪静态测角误差影响的基本原理,利用固定在方位轴轴心的倾角传感器测量出因平台变形而导致的经纬仪工作基准面中心点与水平面变化的夹角,并计算其测量坐标系的变化量。建立了平台中心变形角的底部轮廓图,经过有限的平台变形采样,存入计算机,在计算机中以方位、俯仰角为输入变量建立二维查找表,通过插值计算全方位角和全俯仰角的平台变形量,进行事后补偿。实验结果表明,该方法能够有效地补偿因平台变形而带来最大为142″的测角误差,使方位测角精度提高44″,俯仰测量精度提高8.5″。该方法为实现高精度车载光电测量提供了一种有效的途径。     

浅谈电子测风经纬仪使用与保养技术

GYR1型电子测风经纬仪是新型的高空测风备份仪器之一。是利用光、机、电一体化技术设计开发智能化、适用面广的数字测风经纬仪系统,相比普通70-Ⅰ型测风经纬仪,它克服了手工记录观测数据、手工录入等一系列不足,只需在高空风测量时人工跟踪测风气球,系统便会自动采集测风数据、自动计算测风结果。本文介绍了GYR1型电子测风经纬仪的结构、性能、工作原理和它的使用与保养技术。     

增量式光学编码器 IAS 信号误差建模及补偿

增量式光学编码器在制造与安装的过程中不可避免的会出现刻线误差和细分误差,这些误差会降低角度测量的精度并导致瞬时角速度(IAS)信号波动,研究刻线与细分误差的补偿途径有重要意义,但现有方法存在误差补偿效率低,不易现场应用等局限。针对上述问题,本文首先对增量式光学编码器的刻线误差与细分误差进行分析并建立误差模型,揭示了刻线误差、细分误差与IAS信号波动之间的联系。在此基础上提出了一种使用IAS信号对增量式光学编码器刻线与细分误差进行补偿的方法,该方法具有效率高、无需对编码器进行改装等优点。通过仿真分析对本文所建立的误差模型的正确性与误差估计方法的可行性进行了验证,并在RV传动实验台上对伺服电机末端的增量式光学编码器进行刻线与细分误差补偿,最后使用光学旋转平台对增量式光学编码器误差进行测量,通过对比分析验证了本文所提方法的有效性。     

基于LABVIEW的高精度光栅细分方法

光栅测量技术的基本内容主要是光栅信号的计数和细分问题。高精度的光栅测量其分辨率要求达到纳米级甚至微纳米级。通过提高光栅刻线密度来提高其测量精度和分辨率是无法达到的。为了使光栅测量具有更高的精度,我们只能对光栅信号进行细分处理。在本文中我们利用LABVIEW软件提出一种软件细分方法,利用光栅信号的两路信号的正负以及绝对值差的正负将信号周期分为八个区间,计算出每个区间的细分值,并且用LABVIEW软件进行编程,从而达到细分的效果。     

正交基函数多项式实时拟合 在轴角编码器测速中的应用

提出了一种基于正交基函数的多项式实时拟合方法,并应用于轴角编码器测速,解决了常规算法中拟合多项式阶数大于3阶时法方程组容易出现病态,进而使测速精度降低的问题。光电跟踪测量设备地面目标跟踪实验表明,该算法通过对拟合处理后的角度值进行微分运算得到角速率,能有效地降低编码器角度输出中随机误差对测速的影响。在典型实验条件下,与采用同阶拟合多项式的常规方法进行了比对,前者的测速误差标准偏差为0.013 43°/s,后者为0.028 15°/s,采用本算法提高了编码器的测速精度,适合在工程上应用。     

一种光栅莫尔信号数字锁相细分方法

为了保证和提高光栅传感器在动态测量过程中信号细分结果的准确性和实时性,本文提出一种新型的莫尔信号数字锁相细分方法。该方法采用开环结构,根据光栅莫尔信号的实时频率,利用小数分频方法完成对光栅莫尔信号的细分功能;开发了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字锁相细分电路,并对细分实现过程中的电路关键环节进行详细分析;使用自制的细分电路板分别验证了以信号发生器和实际信号为输入的细分算法有效性,并且将改进数字锁相细分方法与传统锁相细分方法进行细分效果对比,实验结果证明,本文设计的数字锁相细分算法能够在更高的莫尔信号频率和频率变化率情况下完成细分功能,因而能够更好的应用于动态测量场合。     

一种新型大中心孔绝对式磁编码器

为测量机器人关节端角度和电机端位置,研制一种基于霍尔原理的新型绝对式磁编码器,采用大中心孔结构,具有大的中心孔、体积小、结构紧凑、分辨率高、绝对式位置测量等特点。传感器由转子和定子组成,转子的磁码盘包括主码道和游标码道,定子由霍尔敏感芯片和信号调理电路板组成;根据游标计算原理,得到了传感器绝对角度的计算方法。通过仿真软件分析了转子的磁场分布和模态;为进一步提高磁编码器的输出精度,提出一种基于遗传优化算法的误差补偿模型,搭建了传感器的标定平台,实验结果表明传感器绝对定位精度可以达到0.2°,经过模型补偿后可以达到0.036°,满足机器人关节及伺服系统设计要求。     

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。     

论绝对编码器

说明了数控机床所使用的增量编码器、旋转变压器、绝对值编码器、绝对编码器以及光栅编码器与磁栅编码器的特点与区别,指出了绝对编码器的本质,介绍了绝对位置输出的方式与接口。     

精密离心机转速测量系统设计

为了提高精密离心机的转速控制精度,需要有高精度的转速测量装置。文中利用光栅传感器把转速信号转换成脉冲信号,使用数字逻辑实现对光栅信号的频率细分,并采用FPGA对电机转速进行测量。通过SPI接口实现与外部设备间的通信,从而提高对转速的测控精度。     

基于连续小波变换的瞬时频率提取在光电编码器速度测量中的应用

提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。     

光栅振动检测系统中信号处理关键技术的研究

针对高频光栅振动信号的处理要求,设计了基于DSP的振动信号处理系统.采用状态机的方法克服了信号采集不同步的影响,并结合DSP软件细分算法实现了光栅振动信号的高倍细分.测试数据表明:该系统分辨率高、动态范围宽、实时性强,可集成光栅振动传感器应用于微位移、微振动的测量领域中.