提高圆光栅测角系统精度的读数头设计

为了有效提高圆光栅测角系统精度,从布置方式及数据处理方式两方面设计了读数头。提出了通过对主光栅刻划误差进行谐波分析来合理布置读数头的方法,经分析采用四均布读数头的布置方式,可以减少主光栅刻划误差82.6%的谐波分量。与传统的模拟量相加数据处理方式相比,数字量相加数据处理方式可以更有效提高测角系统的测角精度和可靠性。分别检测了圆光栅测角系统在单读数头结构和采用数字量相加的四均布读数头结构时的精度,采用单读数头结构时的测角精度为1.15″,采用数字量相加的四均布读数头结构时的测角精度为0.33″。因此相比较单读数头结构和模拟量相加数据处理方式,四均布读数头和数字量相加数据处理方式能更有效的提高圆光栅测角系统的测角精度。

环型空间阵列扭矩传感器读数头测量原理分析

利用球对称特性和交流电磁感应的环型空间阵列扭矩测量原理,讨论了一种适合于极端环境下测量扭矩的环型空间阵列扭矩传感器读数头的工作原理。针对测量扭矩时遇到的难题,设计了读数头电路,并对其进行了仿真实验,获得较为满意的结果。

等分多读数头位置偏差对测角误差的影响研究

提出了一种针对等分多读数头系统中读数头位置偏差对抑制测角误差作用机理的分析方法。介绍了读数头在非理想位置引入测角误差的理论分析和仿真实验方法,利用频谱分析法分离谐波误差,获得各阶误差幅值的衰减率用以计算测角误差。将该方法应用于等分双读数头编码器误差分析,结果表明读数头在0.5°位置偏差时,引入的测角误差在±0.09″范围内。

多读数头位移传感器原理及误差谐波修正

为提高传感器的精度,提出了一种构建多读数头位移传感器的方法,在不增加刻线槽的情况下,可大幅提高传感器的对极数,该传感器误差成分比传统传感器的谐波误差成分少,且谐波误差幅值小,有利于提高传感器的精度。详细研究了传感器误差组成和误差谐波修正法理论,提出了对极内单点采样的误差修正方法。与对极内多点采样修正方法相比,误差修正效果一致,但采样点数较少。通过试验证明,对极内单点采样误差修正方法可提高传感器的精度。

基于等差相位构建的多读数头位移传感器研究

目前多读数头位移传感器大多采用均布或等比方式进行排列,对读数头的加工和安装精度要求非常高,实现困难。文中提出了一种在不增加加工和安装难度的情况下实现高精度多读数头测量的新方法。传感器制造时,多读数头按照感应信号相位等差的方式分布在同一个定子上并且共用一个转子,使得多个读数头角位移信号和误差信号的感应电动势具有高度的一致性,且在相位上表现出周期性的等差规律,降低了误差辨识和修正的难度,提高了传感器的测量精度。实验结果表明:经过多读数头误差修正后,传感器的误差可以控制在±2″以内。

球栅尺读数头电路系统研究

球栅尺是一种基于交流电磁感应技术,用于极端恶劣环境下测量动态直线位移的非接触式传感器,球栅尺的读数头是传感器用于信号采集与信号处理的关键部件。针对球栅尺读数头对电路的要求,从实际应用出发,讨论了球栅尺的工作原理及基本结构,并设计了读数头的电路系统。实验表明:该球栅尺读数头电路系统能实现球栅尺信号的采集与信号处理,满足球栅尺测量系统的测量要求。

提高测角精度的双读数头转台设计

转台的测角精度在测量轴类零件的圆度、圆柱度等几何精度中起着至关重要的作用。为了提高轴类零件测量仪中转台的测角精度和稳定性,研发了一台采用双读数头结构的数控转台。首先分析了双读数头消除误差的原理,并比较了数模信号取平均值法的优缺点。然后在转台结构方面进行了创新设计,采用气体静压的半球轴承技术减小制造和调试难度。最后采用自准直仪进行单、双读数头两种方案的转台测角精度对比实验,实验表明,对双读数头数字信号采用求平均值法,能有效提高转台测角精度。

高精密圆分度测量装置中多读数头结构的消除误差原理

目前,在高精密的圆分度测量装置中,广泛采用多读数头结构。由于利用这一结构的平均读数原理,在消除轴系晃动、度盘安装偏心、度盘刻划误差等对读数精度的影响方面具有良好的效果,因此,这样的设计构思已成为高精密周分度测量装置中的一条重要设计原理,而为量仪设计者所普遍重视和共同遵循[Ⅰ]。本文将给多读数头结构的消误差原理以理论上的证明,同时,对于这一原理在光学度盘式和光栅度盘式分度装置中应用的异同点作一系统分析。

双读数头圆光栅偏心参数标定修正算法

圆光栅安装偏心误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素,偏心误差补偿是提高角度测量精度的重要方法。为准确辨识和补偿圆光栅安装偏心误差参数,在建立的圆光栅偏心误差模型基础上提出了一种双读数头平均误差补偿方法,对读数误差进行修正,并对测量与修正模型进行仿真实验。使用正23面棱体与光电自准直仪搭建实验装置,对所提方法的测量补偿效果进行验证。实验结果表明:采用所提出的补偿修正方法能够有效补偿圆光栅读数头读数偏差,圆光栅的测角精度达到1″以内。

平面时栅传感器多读数头构建方法与误差修正

基于平面时栅传感器原理提出了多读数头平面时栅传感器。利用耦合面积原理分析传感器正方形与正弦形状定子槽形状与激励耦合的谐波特性,对比不同耦合形状对各次谐波的削弱效果,选择最优的耦合形状构建传感器模型。设计了传感器信号处理模型,对感应信号进行解算得到测量角度。设计了对误差补偿模型测量结果进行修正,提高了传感器的测量精度,通过与原始数据的比较误差补偿后,测量精度显著提高。

基于多读数头位移传感器误差自修正的研究

目前栅式位移传感器主要有光栅、容栅、球栅、感应同步器、旋转变压器、时栅等,提高其精度一般通过增加栅线密度和读数头数量来实现,或者依靠高精度母仪来检测和修正误差,但是这种方式对传感器的加工和安装要求高,或者传感器精度长时间保持性差。本文针对上述问题,提出了基于等差相位构建正交信号、实现多读数头测量、误差特征参数自辨识和误差自修正的新方法,该方法不增加加工和安装难度,定子和转子的槽数接近,多读数头有机集成在同一个定子,使读数头的一致性好。实验结果表明:基于等差相位构建多读数头误差成分少,通过多读数头误差特征参数自辨识和误差自修正后,传感器的误差可达到±1.9″。

绝对式光栅尺读数头滑架机构工作精度的分析

在数控机床的读数头滑架机构系统关键参数优化的研究中,针对物理实验中无法获取读数头滑架机构的某些关键参数的问题,为了获得滑架机构的工作精度性能,采用虚拟仿真技术,结合读数头滑架机构的结构特点和具体工作要求,采用UG和ADAMS建立了机构的动力学仿真模型;通过求解与仿真,分析了多种参数对相对位移、间隙、夹角的影响规律,分析结果表明计量光栅的变形是影响工作精度的主要因素,最终给出了两种特定工况下的参数优化设置。参数优化后读数头滑架机构能够满足相对位移、间隙、夹角的工作要求,具有优异的工作精度性能。虚拟样机方法能够为读数头滑架机构的工作精度性能优化提供了有效的解决方案。

基于单个时栅读数头冗余采样的自标定方法

极端、特殊应用场合中工作的嵌入式时栅,受恶劣工作环境影响,其安装状态、电气参数等容易发生非预期的变化,进而导致其测量精度下降。在这些应用场合,通常缺乏高效安装比对标准器的条件,难以频繁在线标定以保持其测量精度。针对这一问题,提出一种单个时栅读数头即可实现的自标定方法,该方法利用冗余采样序列中提取的具有固定初始位置差的多组采样序列与系统误差函数的映射关系,解算出包含安装误差在内的传感器系统误差。在工程应用现场,以某大型回转机床为对象,搭建了自标定应用平台。实验结果表明,该自标定方法能够有效补偿传感器的短周期系统误差,使其测量误差峰峰值由约450″降低到约33″,其中,自标定方法有效的误差频次残余误差不超过1%。分析并验证了该自标定方法有效的条件,为后续研究中针对特定应用场合准确选择最适合的自标定方法提供了可靠的理论依据。

多读数头混合布局测角误差抑制方法

在不增大码盘尺寸的前提下,对测角传感器读数头的布局展开研究,以研制小型化高精度的测角传感器。本文基于测角误差的谐波分析结果,详细推导和分析了多读数头布局对角度测量误差的抑制原理。通过对几种典型多读数头布局方式进行深入研究,提出一种采用奇数头和偶数头相结合的读数头混合布局方式,以消除更多更高阶次误差,提高测角传感器的精度。实验结果表明,当采用三个、四个和六个读数头均匀布局形式时,测角传感器的测角精度分别为15.44″、9.72″和8.96″;当采用六个读数头优化布局的方式时,测角精度可达到7.7″。上述结果说明多读数头优化布局可有效抑制测角误差,提高测量精度。

基于Verilog的双读数头光栅尺测量控制电路设计

为了达到低成本实现高精度大长度光栅尺测量的目的,笔者使用FPGA设计一个精度高、反应迅速的BiSS通讯的双读数头绝对式光栅尺测量控制电路。首先,通过对BiSS通讯协议原理与双读数头测量原理的研究,笔者在QUARTUS II软件开发平台上使用Verilog HDL语言来完成各个模块的描述、编译,然后在第三方仿真工具Modelsim中对其进行调试与模拟仿真实验。仿真实验结果证明,系统可实现100 kHz的传输速率,数据最大延时为41 ns,接收及计算数据正确,工作状态稳定、良好,达到了设计要求,实现了高精度大长度光栅尺测量的目标。

非对径安装双读数头圆光栅偏心测角误差修正

圆光栅安装偏心引起的测角误差是影响圆光栅角度测量精度的关键因素,而对圆光栅安装偏心引起的测角误差进行修正是提高圆光栅测角精度的有效方法。本文分析了圆光栅安装偏心与测角误差之间的关系,建立了基于双读数头的圆光栅偏心测角误差理论模型,提出了一种基于非对径安装双读数头的圆光栅偏心测角误差修正方法。仿真及实测试验表明,在双读数头非对径安装时,新方法对读数头安装误差和圆光栅偏心误差造成的测角误差的修正效果明显优于双读数头均值法。试验中,当两读数头对径安装误差约为4°时,新方法修正后的测角误差为均值法修正后测角误差的二分之一以下,其中仿真试验中由均值法修正后测角误差为1.785″,新方法修正后的测角误差为0.720″。

海德汉LS704光栅尺读数头故障分析

曲轴颈外圆磨床上使用的德国海德汉公司LS704型光栅尺读数头故障,表现为丢数,造成机床的X轴会自己前后蠕动,最大幅度达0.071mm,当X轴执行返参考点指令时出现1160报警。原因是读数头凸透镜随运动摆动,无法准确聚焦。

雷尼绍推出全新RGH24光栅读数头

配有RGS20直线镀金栅尺的雷尼绍RGH24系列增量式光栅，面世多年，余热不减。雷尼绍现已推出全新型号的RGH24光栅读数头，以支持先进制造行业使用的最新设备。这些性能增强版光棚读数头的结构及外形与原版RGH24完全相同，因此可直接取代后者安装于客户的产品系统中。

RGH24光栅读数头

雷尼绍推出全新型号的RGH24光栅读数头，以支持先进制造行业使用的最新设备。这些性能增强版光栅读数头的结构及外形与原版RGH24完全相同，因此可直接取代后者安装于客户的产品系统中。新型光栅读数头内部的电子元件已得到改进，可提供更多的时钟选项，从而实现更高的工作速度。这些改进包括更快的插值处理器，以及可支持更高数据传输速率的电路升级。