融和并行CORDIC算法的编码器细分

为在外形尺寸与码盘刻线数的双重限制下提升小型光电编码器的精度与分辨率,提出了一种基于坐标旋转计算法(Coordinate Rotation Digital Computer,CORDIC)的编码器细分方法。对现阶段众多电子学细分方法优缺点进行剖析,在细分原理的基础上分析误差产生原因,运用改进型CORDIC算法对运动不满一周期内的信号进行高精度细分处理。实验结果表明,相较于其他方法,最大最小峰谷差值分别减少了60″、20″、10″,均方根误差分别下降了77.1%、59.2%、36.4%,实现了高精度化和小型化。

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ZYNQ的电机运动控制系统

针对传统伺服控制算法存在的问题,研发了基于ZYNQ的电机运动控制系统。位置数据的反馈是电机运动控制不可或缺的组成部分,主要介绍光电编码器数据采集模块的设计,包括绝对式编码器和增量式编码器的硬件电路设计和软件逻辑电路设计。通过双闭环试验,证明设计的电机运动控制系统具有较好的控制效果,能够满足电机运动控制的要求。

结合光磁电脉冲的光纤自愈系统数据监测方法研究

为解决光纤自愈系统中机械手防误操作效果差的问题,提出了一种结合光磁电脉冲的光纤自愈系统数据监测方法。首先,通过光电与磁电编码器分别获得光纤自愈系统机械手的数据,并采用小波滤波等方法消除噪声对监测数据带来的影响。其次,采用光电式编码与磁电式编码互补校验的方式进行了光纤自愈系统机械手数据采集,使多个编码器相互配合、互为校验,从而提高机械手监测数据的准确性、避免单个装置故障造成的数据偏差。最后,在某试验环境中进行了测试。测试结果表明,光纤自愈系统监测准确率为99.87%。该方法能有效提高光纤自愈系统机械手监测数据的准确性。

基于改进EMD阈值的伺服电机驱动控制仿真

伺服电机在运动过程中会产生噪声,影响控制精度,为此提出基于改进EMD阈值的伺服电机驱动控制方法。建立驱控一体的伺服电机数学模型,分析伺服电机驱动性能;通过伺服电机的速度检测和位置检测推导出伺服电机驱动控制的给定三相电流值,通过霍尔电流传感器采集电机实际电流,并通过改进EMD阈值小波滤波方法对采集到的电流实行去噪处理;在伺服电器驱动控制模型内计算给定三相电流值与实际电机电流的差值,在输入线性放大器内实现驱控一体的伺服电机驱动控制。仿真结果表明,所提方法的驱控一体伺服电机驱动控制精度高、抗干扰性强、效果好,更适合于实际应用。

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。

基于相位拟合的绝对式光电精密测角方法

单码道绝对式轴角编码器具有分辨力高、结构简单、可靠性强等优点。为实现角度高精度快速识别和细分测量,提出一种基于相位拟合的绝对式编码器角度细分方法。该方法利用最长线性反馈移位寄存器序列(m序列)进行单码道绝对式编码,首先对CCD采样电平信号进行计数,判断码值组合后得到粗码译码数据;接着利用牛顿迭代法实现三角函数拟合从而获取相位信息,并提出基于相位信息的角度细分算法获得细分角度;最后结合粗码数据与细分角度得到角度信息。实验结果表明,提出的新型测角方法测角标准偏差达到4.57″,最小分度误差仅为0.23″,该方法大大提高了分辨力和精度,并且从原理上避免了码盘粗大误差对测角的影响。

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。

伺服系统多通道角位置测量电路设计与实现

针对角位置测量电路存在的计数脉冲信号处理频率较低和抗干扰性差的缺点,设计了一种以C8051F020单片机、MAX7000AE系列现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array,CPLD)和MC3486差分脉冲信号处理芯片为核心元件的多通道光电编码器脉冲信号测量电路;分别设计了CPLD的四倍频、脉冲计数及判向逻辑电路和VHDL程序;通过使用高精度光电编码器,满足了在高转速条件下,大幅提升角位置测量精度,并可方便地进行多测量通道扩展的要求。对影响高频脉冲计数电路正常工作的各类外部干扰因素进行分析,使用高频脉冲进行采样比较的方法,设计了一种由检测脉冲沿得到的DIR判向信号作为D触发器的选通信号的方法,以滤除计数脉冲上的毛刺干扰信号,从而保证了单方向计数,降低了发生误计数的可能性;并通过Quartus II软件对所设计方法输出信号的时序功能进行了仿真,并验证了该电路设计方案的正确性。

永磁同步电机初始位置检测方法研究

永磁同步电机控制系统运行需要获取转子的初始位置,而装配于同步电机的增量式光电编码器“上电”无法精确获得转子的初始位置。故本文提出利用合适的电流矢量使转子在初始位置处小幅度微动,结合增量式光电编码器的AB信号精确检测PMSM的转子位置。仿真结果验证在辨识过程中转子微动幅度极小,可以满足转子初始相位静态辨识的要求。

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。

迈克尔逊干涉仪自动测量系统设计与实现

在迈克尔逊干涉仪测量氦氖激光波长实验中,若要提高干涉条纹亮度,需要降低环境光强;此外,从仪器动镜位置读数不够便捷,并且连续计数上百个干涉条纹个数容易导致眼疲劳,带入计数误差。为了解决这些问题,研制了迈克尔逊干涉仪自动测量系统,它实现了自动计数干涉条纹个数和自动计算动镜位移,并将计算结果动态显示在液晶屏上。

采用衍射、干涉技术提高光电轴角编码器的测角精度和分辨率

光电轴角编码器广泛应用于精密角位置的测量、数控及数显系统中 ,是国内外研究的热点。采用衍射、干涉技术的光电轴角编码器 (简称激光编码器 )具有结构紧凑、小型化 ;分辨率和测角精度高 ;响应频率高等优点。通过对几种激光编码器的成功方案的深入分析 ,阐述了这项技术的最新进展和所面临的问题。

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,

光电轴角编码器的发展动态

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。由于它结构简单 ,分辨率高 ,精度高 ,因此已被广泛应用在精密角位置的测量、数控及数显系统中。本文主要介绍了光电轴角编码器在国内外的发展现状 ,并说明了其工作原理及发展历史。针对光电轴角编码器的某些关键技术 。

绝对码编码器中一种新型的编码方法

提出了码盘式传感器码盘的一种全新的码制——单道码绝对码编码法 ,即绝对码简码。它是一种单道码编码法 ,图形简单 ,制作方便 ,容易提高精度 ,将对绝对码编码器的小型化 。

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。

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。

莫尔条纹光电信号自动补偿系统

为了保证高精度光电编码器在恶劣工作环境下的精确测量,建立一种基于高分辨力数字电位计+DSP+CPLD的莫尔条纹光电信号自动补偿系统。首先,介绍了自动补偿系统的工作原理及构成,并设计了系统使用过程中的工作模式;融合莫尔条纹信号各个偏差的补偿算法,建立了光电信号细分误差的综合补偿模型;然后,具体阐述了系统的硬件设计、相关软件设计,并分析了补偿系统自身存在的系统误差;最后,以24位光电编码器为实验对象,对该补偿系统进行测试分析,实验结果表明:自动补偿系统可实现编码器精码信号直流电平漂移、等幅性偏差、正交性偏差及二次、三次、五次谐波偏差的综合补偿,可使实际的静态细分误差减小0.61″。该系统可用在编码器的工作现场,实现莫尔条纹信号细分误差的自动修正。