光电轴角编码器的发展动态

光电轴角编码器,又称光电角位置传感器,是一种集光、机、电为一体的数字测角装置.由于它结构简单,分辨率高,精度高,因此已被广泛应用在精密角位置的测量、数控及数显系统中.本文主要介绍了光电轴角编码器在国内外的发展现状,并说明了其工作原理及发展历史.针对光电轴角编码器的某些关键技术,我们也对其未来的发展趋势进行了扼要阐述.     

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.     

高精度光电轴角编码器轴系精度设计与测量

为实现高精度光电轴角编码器的精度 ,提出了光电轴角编码器的轴系精度指标 ,并对影响光电轴角编码器精度的主要因素—轴系晃动量的分离测量方法进行了讨论     

基于光电编码器的位移测量系统

现代工业测量直线位移对精度的要求越来越高,但是传统的直线位移测量装置操作困难、价格高、精度低,然而光电旋转编码器操作简单、价格合理、体积小、精度高,所以选用光电旋转编码器作为位移测量的核心器件.以测量直线位移为目标,把光电旋转编码器作为系统的测量位移器件,把STC89C52单片机作为系统的控制核心,设计了一个位移测量系...     

高分辨力光电轴角编码器分辨力和精度的检测

采用微动螺杆、斜面、正弦杠杆等四级缩小原理、产生标准的微量角，测量高分辨力光电轴角编码器的分辨力和细分误差，并用直接比较法测定编码器的测角精度和进行数据处理。     

主精度光电轴角编码器轴系精度设计与测量

为实现高精度光电轴角编码器的精度,提出了咣电轴角编码器的轴系精度指标,并对影响光电轴角编码器精度的主要因素－轴系晃动量的分离测量方法进行了讨论。     

集成激光位移传感器和编码器的曲面仿形测头研究

为实现对大量程自由曲面的高精度仿形测量,提出了一种利用闭环运动控制技术集成激光位移器和线性编码器的新方法。采用线性编码器和精密线性机构以及运动控制卡组成Z向位移量伺服随动系统,步进电机自动调整激光位移传感器位置使其工作在中心范围(95～105mm)内,线性机构位移量可由线性编码器测量得到,自由曲面的起伏变化可通过激光位移传感器和线性编码器的输出而得到。与激光位移传感器进行了线性度、示值误差以及重复性等精度参数对比实验,结果表明系统在扩大测量范围的同时具备较高的测量精度。     

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.     

高精度轴角编码器的多极旋变选用及结构精度设计

基于多极旋变-RDC的高精度轴角编码器在雷达轴角测量中已得到广泛使用.在该类轴角编码器精度设计的基础上,结合实际装机需要,提出了轴角编码器的多极旋变选用原则及结构精度设计要点,为该类轴角编码器的研制提供了参考.     

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%.     

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.     

A high performance one-dimensional homodyne encoder and the proof of principle of a novel two-dimensional homodyne encoder

Displacement laser interferometers and interferometric encoders currently are the dominating solutions to the displacement measurement applications which require measurement uncertainties in the order of a few nanometers over hundreds of millimeters of measurement range. But, in comparison with interferometric encoders, to achieve nanometer order or even lower measurement uncertainties, displacement laser interferometers require much stricter environmental control if not vacuum, which will increase their Total Cost of Ownership (TCO). Therefore interferometric encoders are getting more and more preferable. Furthermore, for some applications, the measurement of the out-of-plane displacement is required as well. Therefore, in this work, a one-dimensional interferometric encoder was built and investigated, a novel two-dimensional (one is in-plane, the other one is out-of-plane) interferometric encoder was devised and its principle was proven experimentally. For the one-dimensional encoder, a periodic nonlinearity of ±50 pm with HEIDENHAIN EIB 741 and a periodic nonlinearity of less than ±10 pm with a home built phase meter and off-line Heydemann correction were identified through a comparison measurement with a differential heterodyne interferometer. In addition, this one-dimensional encoder was identified to have a better measurement stability compared to the differential heterodyne interferometer.     

光电轴角编码器发展现状分析及展望

系统地介绍了光电轴角编码器的概况、原理和性能以及相应开发工作的新动向。重点对德国的Heidenhain公司、日本和中国的主要生产厂家的产品进行了统计和分析,并就一些新技术、新趋势及母板制造方面进行了展望和评述。     

旋转型编码器的应用

介绍了旋转犁编码器主要参数、分类、输出传递形式和输出的编码形式等内容.介绍了旋转编码器在YA7232D/H型磨齿机和宝钢1080项目的具体应用中,具体实践以及应注意的要点.它指出了绝对编码器在空间位置定位的唯一性决定了它抗干扰特性强、数据可靠性高和光电编码器在角度、长度、速度的测量的应用广泛性.     

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。     

光电轴角编码器细分信号误差及精度分析

高分辨力光电编码器通常利用码盘精码两路正交的正、余弦信号,通过细分达到高分辨力.为使细分技术更加完善,本文对细分误差进行了专题研究.分别对信号直流分量误差、幅值误差、相位误差、谐波分量误差、噪声误差和量化误差等进行了数理分析,通过对细分误差的特性分析,得出了误差规律及其计算公式,形成了比较完整的光电编码器细分误差及精度分析的数理结果.结果表明,一般情况下细分精度在1.5％左右.文章指出,利用码盘精码通过细分提高分辨力,应在码盘选择、轴系设计、信号提取、电路设计、工艺调试等各个环节充分考虑细分误差的影响.研究结果可用于在产品设计时,合理进行误差分析与分配,预估产品的精度,为减小设计误差提供参考.     

A differential interferometric heterodyne encoder with 30 picometer periodic nonlinearity and sub-nanometer stability

A differential interferometric heterodyne encoder with spatially separated input beams was developed to minimize periodic nonlinearities resulting from polarization mixing. The laser beams with different frequencies were delivered by two polarization-maintaining fibers to the encoder head. Under laboratory conditions this encoder demonstrated a system stability of 38 pm (standard deviation) and 100 pm over 30 s and 1 h respectively. In a comparison measurement with a differential heterodyne interferometer, this encoder showed periodic nonlinearities of less than 30pm without any additional correction.     

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。     

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。     

基于FPGA的四轴运动控制卡设计

介绍了一种基于PCI总线的四轴正交解码器和计数器卡的结构和基本原理.采用Verilog硬件描述语言,在Quartus II平台上实现多种模式的运动控制和定位功能的实现与仿真,提供多路隔离数字量输入输出、宽范围定时器选择以及灵活中断源等,并由上层软件对底层硬件进行配置,实现定制应用.