新型多圈旋转PILZ编码器设计的详细资料:
新型多圈旋转PILZ编码器设计
当前正值工业工程自动化蓬勃发展的时期,自动化工业的发展引起了对测控工具的广泛需求。在很多大行程测量定位场合,如水塔水位测控,水闸开度测控等,直接使用直线测控工具非常困难,使用增量式PILZ编码器或单圈式PILZ编码器容易产生掉电信息丢失现象或量程不足,并且不容易重复进行零点标定。
新型多圈旋转PILZ编码器设计
为了使旋转PILZ编码器安装时在零位,设计了找零位装置,该装置包括:计算机、电子手轮、步进电机、蜗杆、斜齿轮和磁力表座组件。斜齿轮安装在旋转PILZ编码器空心轴上,蜗杆安装在磁力表座组件上。计算机根据电子手轮输出信号,向步进电机驱动器发出方向、脉冲信号,zui终驱动PILZ编码器空心轴旋转。为实现高精度光电PILZ编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法。首先,利用曲线拟合的zui小二乘法将采集到的PILZ编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形。然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性。zui后,采用该方法对某21位式光电轴角PILZ编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在PILZ编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场PILZ编码器精度误差的实时检测奠定了基础。计算机读取旋转PILZ编码器输出信号以判断其是否在零位。经过粗定位、精定位两个步骤可快捷、准确地把旋转PILZ编码器安装在零位。为了使旋转PILZ编码器安装时在零位,设计了找零位装置,该装置包括电子手轮、步进电机、蜗杆、斜齿轮和磁力表座组件。斜齿轮安装在旋转PILZ编码器的空心转轴上;磁力表座组件依靠磁铁吸力固定在自动化设备上,蜗杆安装在轴套中,该轴套被夹在磁力表座组件的弹性孔夹头中。电子手轮输出信号接入步进电机驱动器,步进电机跟随电子手轮转动进而驱动蜗杆转动,蜗杆驱动斜齿轮,进而驱动旋转PILZ编码器空心转轴;同时计算机读取旋转PILZ编码器输出信号以判断其是否在零位,如在零位,则立刻停止转动电子手轮。实验结果表明:利用该装置可方便、快捷地把旋转PILZ编码器安装在零位。使用多圈式PILZ编码器通过测量转过的圈数和角度,间接获得直线行程及位置的方法可以解决上述问题。而目前多圈PILZ编码器大都制造难度大,成本高,价格昂贵,使用范围大大受到限制。通过使用高性价比的磁旋转编码芯片AS5045与减速装置相结合,设计了大量程,高分辨率,高转速,高稳定性,低成本的新型多圈式PILZ编码器。它的高性能,低成本,低价格,可以大大推动多圈PILZ编码器在更广泛的领域得到应用。首先分析了PILZ编码器的现状,并介绍了开发的多圈式PILZ编码器的核心器件AS5045芯片,阐述了此多圈PILZ编码器的原理及结构并讨论了减速机构的选择。
新型多圈旋转PILZ编码器设计
对此PILZ编码器从机械传动和电路两个方面进行了详细分析设计。在机械传动部分针对PILZ编码器系统的大传动比、小惯量的要求对传动齿轮组进行了优化设计。同时进行了力学分析,推导了传动机构系统动力学公式。还详细分析了齿轮组的传动误差的产生和影响,及传动误差的组成和大小。在电路部分,设计了AS5045组合采样模块和数据处理器模块及数据通信接口模块;软件上设计了数据传输、数据处理程序。zui终达到单圈分辨率为212,圈数达到4096圈。
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