光电编码器检测装置研究现状与展望

随着科学技术的发展,各个研究单位对编码器的精度要求越来越高,因此,在编码器研制生产过程中,需要对其误差进行检测,虽然现有检测装置能够完成编码器的误差检测,但都存在着不足之处.文章在参考大量文献的基础上,首先介绍了光电编码器的原理,其次介绍了国内外编码器检测装置的结构及原理,并分析其优缺点,最后对其发展方向进行了展望.     

增量式编码器自动检测系统

为减少增量式编码器检测的复杂度,提高检测精度和检测效率,实现增量式编码器的自动检测,设计了便携式增量式编码器自动检测系统。首先,利用直流电机带动被检编码器搭建了增量式编码器自动检测硬件系统,并利用驱动电路控制电机匀速转动。然后,利用Cortex．M3内核的STM32F107芯片设计了编码器误差采集电路,完成对编码器全周输出数据正交性、均匀性和幅值的采集;最后,通过计算与比较,将编码器旋转全周内输出信号误差的最大值和幅值显示在液晶显示屏上。自动检测系统调速范围在30—110r／min,且具有轻巧易于携带、测量简便、检测速度快、检测结果准确及显示直观等优点,非常适合在现场对编码器进行调试。经过实验,系统能够准确的检测出精度为40”的增量式编码器输出信号的误差。     

莫尔条纹信号的数字锁相倍频系统

为实现对莫尔条纹信号的高倍动态细分,提出了莫尔条纹信号数字锁相倍频的细分方法,并设计了基于CPLD芯片的数字锁相倍频系统.该系统将莫尔条纹原始信号处理成方波信号,采用全数字倍频系统对其进行锁相倍频.首先利用鉴频/鉴相器对编码器信号进行鉴别,得到倍频控制字和相位差;然后将倍频控制字送入数控振荡器,实现对原始信号的高倍倍频,同时保证了新生倍频信号与原始信号的相位同步;最后将数控振荡器输出的倍频信号经过N分频,反馈回鉴频/鉴相器,并利用相位差进行相位调整.经过实验证明,系统成功实现了对编码器信号的32768倍的细分.倍频电路全部在CPLD芯片中编程实现,其动态特性好,提高了对编码器信号的跟随速度,避免了机械上对精码码道的刻画、电子学上对精粗码校正及A/D转换中量化等的误差;并且克服了传统模拟倍频方法的响应时间较长、易受温度和电网电压波动影响、存在直流零点漂移及部件饱和等缺欠.     

21位光电编码器数据处理系统

为了减少绝对式光电编码器的体积,增强编码器的数据处理能力,设计了一种21位光电编码器数据处理系统。该编码器码盘采用矩阵码盘形式,分为粗码和精码,粗码12位,其中一位校正码道,精码为一周4096对线。数据处理部分采用DSP芯片和AD转换器相结合,将所有码道的信息全部输入到AD转换器,DSP根据AD转换器的值将原始信号转换为21位编码器的角度信息并显示。该编码器外径为160mm,采用自准直仪和正17面体对该编码器精度进行检测,精度均方差为1.09s。     

小型光电编码器细分误差补偿系统

为了提高小型光电编码器的精度,建立了一种基于图形拟合的小型光电编码器细分误差补偿系统。首先,阐述了细分误差补偿系统的工作原理及系统组成;然后,详细介绍了该补偿系统的硬件系统组成、相关软件系统设计,分析了该补偿系统的系统误差;最后,采用本系统对某小型光电编码器的细分误差进行补偿处理,经实验测试得到峰值细分误差由70"减小到22"。实验结果显示,本系统可实现小型光电编码器细分误差的补偿,有效提高了小型光电编码器的精度。     

光电编码器动态检测转台的空间矢量力矩合成驱动系统

为了提高光电编码器动态检测技术的稳速精度,设计了基于永磁无刷直流电机的转台驱动系统。分析了动态检测转台工作时速度波动对编码器角度误差的影响;结合空间矢量法建立无刷电机三相绕组的力矩合成模型,使合成力矩在空间内任意位置幅值相同;最后加入PI控制器,并利用DSP+CPLD设计了驱动电路,以保证电机匀速转动,并可模拟编码器在实际应用中的各种转动方式。实验结果表明：设计的编码器动态检测转台驱动系统在高、低速转动时都能保持恒定的转矩输出,系统稳速精度高,稳态误差小于±1（°）/s。另外,转台驱动系统转动稳定,有效降低了速度波动对编码器误差检测的影响,满足光电编码器动态检测的要求。     

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.     

分层共轭自适应光学系统扩大校正视场的方法研究

为了扩大自适应光学(AO)系统的校正视场,本文分析了在主要湍流层的共轭面上设置多个变形反射镜(DM),即采用分层共轭自适应光学(MCAO)的方法。在自适应光学系统中,角度的非等晕性产生的波前误差主要取决于校正的模式数、大气介质折射率结构常数(C2n)的分布和系统的几何尺寸。文中阐述了一种基于泽尼克多项式空间校正函数的非等晕性计算方法,并进一步给出了在多激光导星(LGS)配合下,用一个夏克-哈特曼(SH)曲率传感器测量两个湍流层强度起伏的算法。结果表明,对于孔径为3.5m的望远镜,利用两个变形反射镜能够达到3弧分的校正视场。     

WT-300型氧量分析仪的设计

WT-300型氧量分析仪是在研究氧化锆氧量分析仪多年的基础上研制成功的自动分析仪表。它适应于分析各种工业锅炉、窑炉及加热炉中的氧含量。详细介绍了WT-300型氧量分析仪的工作原理,仪表结构及标定方法等内容,为工业现场监控氧含量提供了简便地检测手段和准确地测量方法。     

宣钢4#竖炉配加红粉降低膨润土用量的试验

在宣钢新建4#竖炉无润磨系统，所用精粉粒度粗、产量低、膨润土配比高达4．3％-5％的情况下，进行了球团4#竖炉配加5％-10％红粉、降低膨润土配比的试验。结果表明，配加5％-10％红粉提高球团矿产量、降低膨润土用量是可行的。