小型光电编码器误差自动检测系统

为了提高小型光电编码器误差检测的精度和效率,拓展编码器误差检测的应用,设计了一种误差检测系统。通过对编码器误差来源分析,以步进电机为动力,DSP芯片为数据采集与电机驱动核心,21位高精度编码器为角度基准,搭建了可进行编码器动态误差与静态误差自动检测的系统。并通过对误差的分析与拟合,实现了对编码器的误差补偿,提高了被检编码器测量精度。经实际检测验证,所设计编码器误差检测系统达到设计要求。

基于改进谱线增强的光电编码器γ辐射噪声滤波算法研究

针对核辐射环境下光电编码器因受γ辐射总剂量效应影响而导致输出信号质量劣化的问题,提出了一种兼顾精度和效率的改进谱线增强算法(Improved Adaptive Line Enhancer Method,IALEM)。该算法引入Softsign函数建立误差与步长之间的非线性关系,通过在步长更新公式中引入前一时刻步长值,达到收敛速度快且稳态误差小的目的。分别在算法收敛速度、稳态误差、低信噪比输入、计算量4个方面与同类算法进行比较。结果表明,该算法在拥有较低计算量的同时,其收敛速度更快、稳态误差更小,并且对于低信噪比信号具有更好的滤波效果。最后,在光电编码器上对本文所提算法进行了现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)硬件实现;并在60Co γ辐射环境中对算法的滤波效果进行了实验测试。实验结果表明:所提出的算法可有效滤除光电编码器因γ辐射产生的噪声,提高光电编码器输出信号的质量。

光电编码器检测装置的安装偏角对检测精度的影响

针对编码器在检测过程中因安装误差产生安装偏角的情况,分析了安装偏角、旋转角度和测量误差之间的关系。建立由安装偏差引起的非同心检测系统安装偏角的模型,通过实验分析3种不同程度的安装偏角0°~0.002°、0.1°~0.102°、0.2°~0.202°对被检编码器检测静态精度、动态精度的影响,得出了3种不同实验结果。实验结果表明,在检测编码器时,初次安装可控的安装误差在0°~0.102°范围内可以满足编码器检测技术指标,超过此安装误差的安全范围会导致编码器检测技术指标偏离检测标准。实验结论对提高编码器的检测精度与可靠性有参考价值。

NB/T 11229—2023《风力发电机组光电编码器技术规范》标准解读

本文介绍了能源行业标准NB/T 11229—2023《风力发电机组光电编码器技术规范》的制定背景、制定过程、主要性能指标等内容,提出了风电机组光电编码器的技术要求及检验方法,为提升风电机组光电编码器的选型、检验及促进机组的运行可靠性方面提供重要支撑。

基于MCGS与光电编码器的定位及调速控制

为了实现一种能够满足对传送带或流水线的精确定位及调速功能,以PLC为核心,以MCGS触摸屏为控制与显示手段,利用光电编码器计数脉冲,实现精确定位。采用频率多段速变化并经控制变频器执行实现了电动机调速。首先开展了硬件选型和接线设计,其次根据设计思路合理设置变频器参数,最后利用软件对PLC进行了编程,利用MCGS触摸屏进行了组态并开展人机界面设计和仿真运行,实现了准确控制。所设计的控制系统操作方便、分拣精确、界面直观,能够在传送带或流水线中准确定位并开展变频器的调速控制,改变传送带或流水线的速度,缩短生产过程,提高效率。对自动化生产系统的开发具有一定的借鉴意义。

医疗设备光电编码器故障维修三例

光电编码器是一种集成了光学、机械及电子技术的数字化传感器,是很多医疗设备必不可少的部件,可检测设备的机械运行状态,若其发生故障,可影响设备正常使用。因此,快速查找光电编码器的故障发生原因并完成修复工作至关重要。通常情况下,维修工程师采用人工与设备检测相结合的方式确认光电编码器故障点,但效率较低。加之,光电编码器运行速度较快,人工检测难以准确发现故障点,维修难度较大。因此,掌握光电编码器的工作原理及常见故障维修方法十分必要。本研究介绍了医疗设备光电编码器的工作原理、应用特点及常见故障诊断方法,并以螺旋CT、柯达900系列数字X线摄影仪及E型麻醉机3种医疗设备为例,分享光电编码器故障维修3例,以期为同行提供参考。

XGBoost机器学习在光电编码器误差补偿中的应用

光电编码器检测系统的误差主要受基准光电编码器测角误差、数据采集误差、检测系统同轴误差影响。其中,基准光电编码器的测角误差可进行补偿。因此设计了一种基于极度梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)机器学习的算法用来补偿基准光电编码器的误差。经该算法补偿后,静态精度提高了35倍,标准差由3.62″减小至0.13″,最大误差值由5.53″降低至0.39″。与传统的误差反传(back progagation,BP)神经网络算法以及径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络算法补偿效果相比,XGBoost的补偿效果更优。XGBoost机器学习算法有效降低了基准光电编码器的测量误差,提高了光电编码器检测系统的检测精度。

基于增量式光电编码器的电机转速稳定度检测

在光机扫描型红外遥感仪器中,扫描电机的转速稳定度对整个系统的性能至关重要。本文提出了一种基于增量式光电编码器的电机转速稳定度检测解决方案,同时采集扫描电机的转速瞬时稳定度数据和周期稳定度数据,并给出实际测试结果。

航天级光电编码器的信号处理系统设计

为了实现航天级光电编码器的小型化,减小航天设备的体积、重量并满足其冷备份要求,设计了具有双读数系统的航天级光电编码器信号处理系统。首先,介绍了双读数系统航天级光电编码器的精码和粗码信号处理方法以及信号处理系统的小型化和可靠性设计;然后,从光电编码器误差产生的原因及空间分布特征出发,对双读数系统航天级光电编码器进行了精度分析;最后,采用比较法,以23位高精度光电编码器作为角度基准,对该光电编码器进行了精度检测。实验结果表明:应用该信号处理系统的双读数系统光电编码器的分辨力为20″,精度σ≤30″。该系统已在工程项目中得到应用,实践表明系统的设计满足航天设备的技术要求。

一种高精度的光电编码器检测方法及其装置

为解决高精度光电编码器检测中存在的问题,提出了最高分辨率检测和全面统计检测的方法,并研制了相应的自动化装置.该装置采用机械传动系统,配合步进电机,以蜗轮蜗杆对步进电机的输出角位移进行细分,提高了电机的控制精度,实现了高精度的测量;由PC作为上位机,单片机作为下位机对检测系统进行控制和数据采集,实现了测量的自动化;采用最高分辨率检测和全面统计的方法在PC机上进行自动数据分析,实现了分析的自动化.实例检测表明,该系统实现了对最高达18位的各类光电编码器静态和动态自动、快速、全面、精确的检测.且较功能相同的系统成本大幅降低,

双读数系统的航天级绝对式光电编码器设计

为了有效地减小航天相机的体积,减轻其重量并满足冷备份要求,设计了双读数系统的航天级绝对式光电编码器。根据航天相机的要求,对绝对式光学码盘进行了小型化设计;根据码盘的特点,研制了双读数狭缝盘及读数系统;最后,对设计的双读数系统的航天级绝对式光电编码器进行了精度检测。实验结果表明:双读数系统的航天级绝对式光电编码器外形尺寸为50 mm×32 mm、重量为150 g、分辨力为20″、精度σ≤30″。本编码器具有读数系统冷备份功能,且体积小、重量轻、抗干扰能力强,可满足航天相机的要求。

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。

小型高精度航天级光电编码器

为了减小光电编码器的体积,提高航天级光电编码器的精度,设计了一种小型高精度的航天级光电编码器。首先,编码器采用散装形式,编码器与机构共用一个主轴系,码盘直接安装在机构的主轴上,码盘随机构一起转动,大大提高了整个系统的精度。然后,编码器采用主备一体化设计,一个机械主体,电子学系统冷备份,大大的减小了编码器的体积。最后,编码器数据处理程序集成到主系统FPGA中的一个IP核中,极大的减小了处理电路的尺寸,并提高了电路的可靠性。实验结果表明,本编码器分辨力为2.5″,外形尺寸Φ70×40mm,角度数据最快更新时间为10μs,精度为均方差主σ=8.68″,备σ=9.86″,完全满足航天仪器的使用要求。

光电编码器故障诊断技术研究现状与展望

光电编码器是以高精度计量光栅为检测元件的高精度数字化测角设备,在当代自动化领域应用广泛。为深入研究光电编码器故障诊断方法,提高诊断效率,本文首先介绍了光电编码器分类、工作原理;其次,介绍了国内外光电编码器故障诊断关键技术现状,对具有代表性的故障诊断技术进行了分析与比较,总结了各诊断方法的优缺点;最后,对光电编码器诊断技术进行了展望,揭示了其诊断方法向自动化、便携化、动态检测、多技术融合和故障预测方向发展的趋势。

光电编码器误差检测转台的动态精度标定

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误差的主要特性,提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后,设计了FPGA+USB的数据采集电路,实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示:提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定,验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测,解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。

非线性跟踪微分器在光电编码器测速中的应用

给出了一种基于位置测量的实时速度估计方法,并应用于轴角编码器测速。该算法基于非线性跟踪微分器理论,采用对输入信号进行数值积分的方式,快速准确地估计出其微分信号,避免了常规差分算法带来的噪声放大问题;算法不依赖于对象模型,计算量小,易于实现。给出了该算法的理论依据,以及基于欧拉方法的离散表达公式,并进行了数值仿真分析和实验验证。实验结果表明:该方法能有效地降低编码器采样频率和测量噪声对测速的影响,明显提高低速测量的实时性和准确性,进一步将此方法应用于实验系统的速度闭环反馈控制,在不改变控制器参数的情况下,将0.004(°)/s的速度波动方差从1.563(″)/s减少到1.066(″)/s,改善了低速跟踪的速度平稳性。仿真和实验证明了该方法的有效性和实用性。

基于径向基函数网络的光电编码器误差补偿法

提出了一种新的编码器误差修正技术。建立了径向基函数网络模型，以高精度检测仪器的检测值为学习目标，以生成最小映射误差为原则调节网络权因子、径向基函数中心和宽度，使建立的网络具有良好的学习能力和泛化能力。利用DSP的在线烧写技术保存网络建模参数，从而无需拆改编码器系统即可实现误差的补偿与修正，并且可根据使用需要进行程序更新。仿真和实验表明，采用此种方法可将编码器的精度提高至原来的1～3倍，有效地改善了编码器的系统精度，并且很好地解决了非线性误差对系统的影响。

小型光电编码器自动检测系统

设计了小型光电编码器自动检测系统,用于准确快速地检测小型光电轴角编码器的误差。采用21位高精度光电编码器作为角度基准来检测低精度的小型光电编码器。用控制系统转动编码器,此时高精度编码器与被检编码器之差即为小型编码器在该位置的误差。检测完毕,根据需要将编码器的误差通过USB接口传输给上位机保存并进行深度分析。采用该系统检测某型号的15位编码器,得到的均方差为29.1″,而传统方法检测的误差均方差为28.5″,表明设计的检测系统满足检测精度要求。

小型光电编码器的高分辨力细分技术

为了实现在不增加体积和重量的前提下提高小型光电编码器分辨力和细分精度,对光电编码器高分辨力细分技术进行了研究。首先,分析了影响小型光电编码器分辨力及细分精度的主要因素;其次,利用ADμC841单片机对A/D转换的增益误差和失调误差进行修正;最后,优化电子学细分算法,设计出小型光电编码器高分辨力的信号处理电路。实验结果表明,该设计可以实现编码器精码信号的1 024细分,细分周期误差的峰峰值由163″减小到70″;将外径为Φ40 mm的小型光电编码器分辨力提高4倍至4.98″,精度提高至σ<30″。设计的编码器细分方法,电路结构简单、细分数高,可应用于对体积和重量有严格要求的绝对式和增量式光电编码器中。

光电编码器信号处理技术的研究进展

光电编码器是以莫尔条纹计数为基础的高精度数字化测角设备,在航空航天领域得到越来越多的应用。为提高光电编码器在恶劣环境下的性能,分别介绍了光电编码器信号处理的原理、关键技术、典型应用以及新的动向;同时,对具有代表性的处理技术进行了分析与比较,揭示了其处理方式向数字化、智能化发展的趋势;最后针对国内外关键技术的现状,扼要阐述了其未来的发展方向。