文档介绍：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
博士学位论文
单圈绝对式光电轴角编码器原理的研究
姓名:陈赟
申请学位级别:博士
专业:机械制造及其自动化
指导教师:何惠阳
20060614
摘要电咯,接口芯片,位置定位算法,数据采集系统中的数据便通过芟呓涌谛酒琍传输到计算机上。通过对单圈绝对式光电轴角编码器的位置定位算法进行了详细地分析,并给出了具体的流程图和实例说明,表明该种编码器的原理是可行的。通过运用编程,实现了对藕诺牟杉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,它是以高精度计量圆光栅为检测元件,通过光电转换将轴角信息、直线位移、速度、加速度等物理量转换为电信号,通过比较、放大、整形、校正、细分、译码等处理后和计算机相连可实现动态检测和实时控制,由于具有分辨率高、测量范围广、使用可靠、易于维护等优点而被广泛应用于雷达、光电经纬仪、航空航天、数控机床、机器人、指挥仪和高精度闭环调速系统等诸多领域。但随着科技的发展,军工、国防、自动控制等领域对微型传感器的需求越来越迫切,要求光电轴角编码器要向高精度、高分辨率、小型化和智能化发展,由于传统的以莫尔条纹为基准进行测量的绝对式光电轴角编码器的测量精度和尺寸是一对不可调和的矛盾,它无法满足其发展趋势,因此必须研制一种新型的编码器。本文首先对目前光电轴角编码器的编码方式和编码原理特别是格雷码进行分析、研究,并根据传统的绝对式编码器获取绝对位置的原理,提出了一种新型的编码方法即在码盘上仅刻划一圈码道,通过特定算法,运用语言进行可视化编程,得出角度位置和编码一一对应的编码。其次根据所得到的编码采用接触式光刻法刻制了单圈绝对式编码盘,并以其为核心设计了单圈绝对式光电轴角编码器的结构和照明系统,确定了以线阵蜠接收元件的接收系统,并设计了以复杂可编程逻辑器件为核心,在单一电路板上提供多种驱动频率的驱动电路。仿真与实验的结果证明该驱动电路简单、驱动方式选择方便,实用性强,为信号采集做好准备。再次设计基于芟叩氖莶杉低常孟低骋訡魑?刂频ピ#ü鼳/转换模块将采集后的数据存储到静态存储器校裳崾螅并给出了可视化界面,为进一步进行数据处理提供了可靠的依据。最后分析影响该单圈绝对式光电轴角编码器精度的因素,并对该设计存在的缺陷提出改进的方案,为实现该种编码器的实用化提供了理论基础。关键词:单圈绝对式光电轴角编码器,编码方式,线阵杀喑搪呒骷
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第~章绪论弟~早绢陋§引言位移、直线位移、速度,加速度及角速度等物理量转换为电信号韵位移传感器,输出光电轴角编码器又称光电角位移传感器,是集光、机、延谝惶宓囊恢质植饨装置。它是以高精度计量剧光栅或码盘为检测元件,通过光电转换将旋转角位置、角信号通过计算机处理后可实现动态检测和实时控制¨”。通常,光电轴角编码器目数据采集和数据处理两部分组成。数据采集部分由主轴、光栅付、发光元件、光电接收嚣组成。其中狭缝固定不动,码盘蛴砉庹随主轴一起转动,与狭缝相重叠形成莫尔条纹被光电接收器所接收。主轴每转过一个角栅距,莫尔条纹移过一个间距,光电接收器发出一个信号,由此,便实现了对输入位移量的转换。光电接收器将狭缝对应位置的码盘图寰交换为一组光宅流送至信号处理电路进行放大、整形、细分、对径相肌、校『⒁肼氲却砗螅扑愠雎肱痰南喽晕灰屏浚詈笮纬山嵌鹊氖执胧出。实现了对角度的测量。如图所示。与其它同类用途的传感器相比,光巴轴角编码器具有分辨率高、精度高、测量范围广、体积小、重量轻、使用可靠、易于维护等优点,具有较高的’眭能价格比,凶此,已被广泛应用于雷达、光电经纬仪、航空航天、、汽车、轧钢、指挥仪和高精度闭环调速系统等诸多领域俊第一章:绪论幽甀光电轴角编码器结构原理幽
灰籨一§光电轴角编码器的分类但随着科技的发展,军工、国防、自动控制等领域对微型传感器的需求越来越迫切,要求光电轴角编码要向高精度、高分辨率、高稳定度、小型化、智能化、多用化和可靠性好的方向发展【浚虼耍谕庋兄乒獾缰峤潜嗦肫鞯某Ъ曳追撞捎眯的编码方式和解码技术或不同于传统的信号接收和处理装置来研制新型的编码器,以便适应其发展趋势。由图也可以看出,光电轴角编码器的核心元件为编码盘,因此光电轴角编码器通常按照编码盘图案的编码方式进行分类的。目前常用的类型为增量式光电轴角编码器和绝对式光电轴角编码器。另外,为了实现光电轴角编码器的小型化,采用了新型的编码方式,因此除上述中国科学院博士学位论文:单罔绝对式光电轴角编码器原理的研究
常用的两种类型的光电轴角编码器外,还有如下一些类型的光电轴角编码器。绝对式轴角编码器的目的。但由于该种编码器的应的透光或