基于莫尔条纹的新型细分方法的研究

在数字化转台伺服系统中,常用的位置传感器是光电轴角编码器。传统的位置测量系统,是通过对其莫尔条纹的细分,及对精粗码的校正,来达到高精度位置测量的要求。本文提出了一种新型的细分方法,它充分利用DSP运算速度快、处理数据能力强的优点,通过对不同计数器内数据的计算,达到了对电机运转过程中实时位置测量的目的,其测量精度(即最小分辨率)由所选DSP的运算速度决定。该方法避免了机械上对精码的刻划、电子学上对精粗码校正及A/D转换中量化等误差对细分结果的影响。分析表明:该方法简单、便于操作、可移植性好,对编码器技术指标的提高具有较强的实用价值。

非均匀采样莫尔条纹信号的分析与处理

为了动态、实时地测量光电编码器在变速转动情况下的细分误差,提出了一种莫尔条纹信号的非均匀采样分析与处理方法。利用傅里叶级数原理构造了实际情况下的莫尔条纹信号方程,根据编码器在不同转速下的实时采样,揭示了莫尔条纹信号的非均匀采样特征。鉴于信号采样的非均匀性,采用曲线拟合的最小二乘法重构莫尔条纹信号,利用离散傅里叶变换算法分析重构信号并求出波形参数。通过信号参数与细分误差的关系式,测量了编码器动态细分误差。采用该方法对21位绝对式光电编码器莫尔条纹信号进行了分析和处理,两次测试得到其动态细分极值误差为+3.21″、-4.69″和+3.45″、-4.81″。实验结果表明,该方法可以有效地分析和处理编码器在非匀速转动下产生的变频莫尔条纹信号,精确地测量编码器的动态细分误差,为工作现场编码器误差的实时检测与修正奠定了基础。

绝对式光栅尺细分误差补偿方法

为了提高绝对式光栅尺的细分精度,提出了一种细分误差补偿方法。对绝对式光栅尺A、B两路叠栅条纹信号进行傅里叶分析,建立叠栅条纹信号模型;对信号模型中的相位、振幅、谐波、直流分量进行校正,得到理想叠栅条纹信号的模型;对比实际信号模型和理想信号模型的细分位置,得到绝对式光栅尺的细分误差;根据该误差对细分值进行补偿,提高细分精度。通过使用JC09型绝对式光栅尺对该方法进行验证,可使其细分相对误差从2.70%降低到1.05%。实验结果表明,该方法能够有效地提高绝对式光栅尺细分精度,且该方法具有原理简单、易于实现的优点。

近似三角波莫尔条纹光电信号的细分误差修正

为提高小型光电编码器精度,研究了一种精码莫尔条纹光电信号细分误差修正方法。建立单路信号波形参数方程,对采样信号进行傅里叶变换求出波形参数,利用多倍角公式将信号波形中的高次谐波分量变换为高阶分量,通过牛顿迭代法将莫尔条纹光电信号修正至标准正余弦信号;建立正弦、余弦两路信号的相位误差修正模型,利用最小二乘拟合法求解出相位误差修正参数,实现对莫尔条纹光电信号正交性误差的修正。采用该方法对某16位小型光电编码器细分误差进行修正处理,经测试细分误差峰峰值由修正前的162.5″减小到修正后的47.5″。实验结果表明,研究的误差修正方法可以有效地减小细分误差,提高精度,对于研制小型化、高精度光电编码器具有重要意义。