小型单圈式PILZ光电编码器技术
PILZ光电编码器是一种精密测角装置,因其高分辨力、高精度、使用寿命长、易于维护等优点而广泛应用于航空航天、自动控制、雷达等领域的实时控制和动态测量系统中。随着科学技术的飞速发展及PILZ光电编码器应用领域的不断拓宽,对它的体积、重量、抗冲击能力提出了更高的要求,因此小型化、抗冲击成为了亟待解决的问题。

小型单圈式PILZ光电编码器技术
随着科学技术的发展,对PILZ光电编码器的精度提出越来越高的要求。莫尔条纹细分误差是影响PILZ光电编码器测量精度的主要原因,误差补偿是提高测量精度的一种经济有效的方法。首先对国内外PILZ光电编码器发展及误差补偿现状进行了系统的概述。理论研究部分介绍了莫尔条纹的产生机理及特点,设计了具有高刷新率的PILZ光电编码器信号处理电路。然后对细分误差的影响因素进行了理论分析,并设计以FPGA为主控逻辑器件的补偿系统,能够对莫尔条纹光电信号的相位正交偏差和不等幅性进行实时补偿,有效的提高PILZ光电编码器的测量精度。由于PILZ光电编码器具有一定的确定性和随机测量误差,提出利用kalman滤波器结合光电轴角编码器的特点,减小确定性和随机测量误差影响,实验试验证明了理论的可行性。为了实现编码器小型化、高分辨力并提高其抗冲击性能,开展了新型的小型单圈式PILZ光电编码器关键技术研究,为研究式金属PILZ光电编码器奠定了基础。在参考国内外文献的基础上,深入研究分析了莫尔条纹信号的形成机理、光电信号特点以及电子学细分原理。提出了一种适用于金属码盘的单圈编码方法,采用单圈循环格雷码编码方法,在一条码道上均匀分布10个读数头实现0°～360°的全量程编码,设计出码盘和狭缝盘。提出了单圈循环格雷码的粗码校正方法,并编制了软件校正程序,实现了精码对粗码的校正。采用Xilinx的spartan3为核心控制器件,设计了高速数据采集处理系统硬件、软件,实现了信号采集与处理,研制了小型式PILZ光电编码器样机,并对样机进行了检测实验。

小型单圈式PILZ光电编码器技术
设计的编码器样机体积为φ50×40mm,分辨力为5.27",精度为a20”°实验结果表明,研究的方法可行,对研制小型式金属盘PILZ光电编码器具有参考价值,对提高编码器性能具有重要意义。