一种新型光学编码器

光学编码器是长度和角度测量最常用的传感器,两种传统光学编码器:绝对式和增量式光学编码器的光学图案、位置编码原理和信号处理电路各具特色,随着科学技术的发展,一种新型光学编码器方案:准绝对式编码器,继承了二者的优点,根据其串行位置编码原理,借助计算机辅助设计,获得了全周100个位置的编码方案,设计了相应的准绝对式编码器;通过与两种传统编码器特点的比较,突出了准绝对式光学编码器的显著特点,指明了其未来良好的应用和发展前景.     

小型绝对式金属光电编码盘

为了提高光电编码器的抗强冲击振动性能,设计了一种新型的小型绝对式金属光电编码盘.首先介绍了小型金属光电编码器的工作原理;然后采用单圈循环格雷码的编码方式,在1圈码道上实现0°～360°的全量程绝对编码,设计出绝对式金属码盘;最后依据金属码盘码道的排列方式及精码、粗码信息的采集要求设计出金属狭缝盘.码盘及狭缝盘基底材料采用不锈钢,通过采用电子学细分技术、精粗校正可使编码器分辨力达到5.27″.小型绝对式金属光电编码器具有成本低、抗冲击性强、分辨力高等特点,在强冲击、强振动工作环境及对体积质量有严苛要求的场合具有很高的应用价值.     

伪随机码在绝对式光电轴角编码器中的应用

介绍了中国光电轴角编码器制造业中新出现的一种绝对式编码器,伪随机码绝对式光电轴角编码器.阐述了伪随机码绝对式光电轴角编码器的编码方法、技术要点及特点.伪随机码绝对式编码器采用M序列伪随机码作为编码方法,采用双狭缝技术进行分时位置读取,并采用ROM元件进行译码输出.伪随机码可以在一条码道上存储多位信息,多位码盘只需要一条码道,极大限度缩小了码盘直径,为国内生产小型化的多位绝对式编码器开辟了新途径.     

采用光栅自成像技术的小型绝对式矩阵编码器

采用光栅自成像技术，可获得高质量的莫尔条纹信号，本文介绍了一种采用光栅自成像技术的小型绝对式矩阵编码器。     

增量式光栅编码器与绝对式编码器性能比较和分析

大型天文望远镜对恒星跟踪时,其跟踪低速性能要求比较高,要达到此速度控制精度,需选取合适的编码器,恒星速度为0.004°/s,伺服系统速度回路采样频率800Hz时,编码器分辨率为26位才能达到测速要求。而国产绝对式轴角编码器的分辨率只能达到24位,不能满足系统测速要求,因此我们采用雷尼绍公司的26位增量式光栅编码器。由于对26位编码器直接测试存在技术难度,因此我们采用与绝对式编码器进行比对的方式对其性能进行说明。通过实验,我们断定其测速性能优于目前国产的绝对式编码器。     

八矩阵超小型绝对式光电编码器

为了实现高精度、高可靠性、绝对式光电编码器的小型化,研究了编码器的编码方式和读数头的结构。介绍了编码器码盘所采用的八象限矩阵编码(即八矩阵码)原理,对比传统四象限矩阵码,八矩阵编码的优点在于它仅需两圈就可以实现10位自然二进制编码:码盘第一圈四路信号实现格雷编码的高三位,第二圈八路信号实现格雷编码的低七位;再经格雷编码与自然二进制的译码关系,得到10位自然二进制码。运用错位移相的方法设计了狭缝的精码窗口,获得了圆光栅莫尔条纹;同时,采用单头读数,减少了发光元器件(光源)的数量。最后,介绍了信号提取方法。实验结果表明,设计的八矩阵编码器实现了超小体积为Φ25mm×16mm,重量28g,分辨率经过电子细分达到了16位,精度(1σ)优于30″。极高的可靠性可保证该编码器在极其苛刻条件下长期正常工作,适于在航空航天和军事领域应用。     

单码道绝对式角度编码器的编码及解码原理

研究了绝对式角度编码器的编码原理及解码方法.在分析国外已有编码原理的基础上,提出了一种新的编码和解码方法来确定编码器参考线的位置.使用码区编号的概念后,使得编码器的原理变得非常简单CCD传感器获取至少一个码区的编码后,依据该码区内相邻条码标识符间的关系获得码区编号,即可以得到每个条码的粗测值;由CCD传感器每个像素代表的角度值及码区内每个条码至参考线的像素可以获得该条码的精测值,将粗测值和精测值组合成参考线的最后测量结果.这里还研究了条码总数N,码区内条码个数m和条码种类k间的关系,并以单码道绝对式角度编码器为例对编码器的理论精度进行了估计.     

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FPGA的六维并联机构的数据采集系统设计

针对6个绝对式光栅编码器数据读取与传送问题,为了得到六维并联机构的各支腿所在位置的编码器数据,设计了该数据采集及传送系统.该系统通过2个FPGA芯片状态机设计,实现了从6个单独编码器数据的并行采集读取,6个编码器数据的整合,再到6组编码器数据的接收与校验.通过实验验证,表明设计的数据采集及传送系统能够通过2片FPGA正确的传输数据,数据传输过程稳定可靠,能够提供满足六维并联机构的位姿调整所需要的编码器数据.     

一种新型电容式编码器

一种新型电容式编码器山东工业大学岳明君，栾芝芸在机械制造过程的加工、测量、控制和补偿系统中通常要把主轴或其它零件的每一转分成若干等份，即要对主轴的转动量进行编码。常用的编码器多为每转输出１０２４个方波信号，圆光栅可达几万个。但光栅制造工艺复杂、价格昂...     

两步法测量编码器测角误差

由多面体和自准直仪组成的编码器角度检测系统测量编码器误差,得到的编码器误差中不但包含编码器误差,而且包含多面体检定误差.根据两步法的使用条件,将两步法应用于光电轴角编码器测角误差数据的处理,分别得到多面体检定误差和编码器测角误差,误差分离的结果与采用其他方法得到的结果相近,但用两步法计算需要的测量数据大大减少.比较结果证明,与其他测量方法相比,此方法可以提高测量效率90%以上,缩短检测时间近80%.     

小型绝对式矩阵编码器

绝对式编码器具有固定起始点、读数可靠等优点。但传统的绝对式编码器码道圈数多,结构尺寸大,给某些方面的应用带来不便,希望结构尺寸小。本文介绍一种小型绝对式编码器的设计方法,其中包括:绝对式矩阵编码盘的设计;工作原理;矩阵译码方法。传统的14位绝对式编码器最小径向尺寸为φ130mm,而采用矩阵式编码盘,同样位数的编码器径向尺寸可缩小到φ65mm。     

The development of a multi-turn absolute encoder—a new concept in accordance with a design insensitive to accuracy

A new design concept of a multi-turn absolute rotary encoder which is insensitive to the accuracy of encoder components is proposed. This new design does not demand high accuracy of the encoder structure other than the fundamental pattern to produce the least significant digit. The allowable error in the encoder structure is compensated by electronic light circuits. This absolute encoder has been applied to the measurement of height position in a cylindrical form-measuring system. The new encoders can be connected in series by reduction gears whose accuracy is fairly rough, so that a multi-turn device in realized. The allowable tolerances in the encoder structure are presented.     

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。     

采用衍射、干涉技术提高光电轴角编码器的测角精度和分辨率

光电轴角编码器广泛应用于精密角位置的测量、数控及数显系统中,是国内外研究的热点.采用衍射、干涉技术的光电轴角编码器(简称激光编码器)具有结构紧凑、小型化;分辨率和测角精度高;响应频率高等优点.通过对几种激光编码器的成功方案的深入分析,阐述了这项技术的最新进展和所面临的问题.     

Method for the evaluation of optical encoders performance under vibration

Optical encoders are the preferred choice for position measurement, both linear and angular, when high accuracy is required. Their performance is widely affected by deformation, temperature and vibration. This last aspect is analysed, showing the limitations found in conventional methods of performance evaluation. The determining parameters, such as sweep type, sampling rate, trigger etc. are examined and a final diagram of measuring accuracy versus frequency is presented, where aspects as resonance effects and measuring uncertainty are identified and discussed. Experimental analyses have been made in a commercial linear optical encoder and show that its measuring error is three times its precision, and wide areas of large measuring uncertainty are present in the frequency span. The information obtained through this method can be used to improve encoder design and mounting conditions in the machine, reducing the total error.     

CH-55型14位绝对式多圈编码器模块技术应用

本文介绍了一款具有自主知识产权的CH-55型绝对式多圈编码器模块,其组成结构、工作原理,以及在外形尺寸、电气处理方面较传统进口模块进行了优化改进,提高了可靠性,简化了接口设计,方便用户使用,同时提高了生产效率。     

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.