超小型矩陣編碼器的研究.pdf

1、光電編碼器是一種角位移測量裝置，它利用光電轉(zhuǎn)換原理，將光信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，從而定量輸出角度值，具有體積小，精度高，工作可靠等優(yōu)點。由于我國載人航天事業(yè)的發(fā)展，對輕型編碼器的需求量不斷增加，編碼器向高精度、超小體積和智能化方向發(fā)展。但是，受傳統(tǒng)編碼器碼盤刻劃工藝和編碼方法的限制，編碼器的超小體積和高分辨力是一對不可調(diào)和的矛盾，而現(xiàn)有的超小型編碼器都是通過在一定程度上降低編碼器的精度來實現(xiàn)的。針對目前這種情況，提出了一種新型編

2、碼器--超小型絕對式矩陣編碼器。
　　本文首先對絕對式光電編碼器的編碼原理進行了分析，采用格雷碼的編碼機制，提出了一種新型的矩陣編碼方式，即通過刻劃兩圈矩陣碼道進行12位矩陣編碼，實現(xiàn)了編碼器體積的超小化，其體積約為φ30mm×15mm；并提出了增加光電讀數(shù)頭，以提高光學(xué)信號利用率的方法，實現(xiàn)了從循環(huán)二進制碼到自然二進制碼的轉(zhuǎn)換。
　　其次，對超小型矩陣編碼器的精碼校正方法、細(xì)分方法和辨向方法進行了分析，提出了可行性方案，并

3、在仿真電路中得以驗證。
　　然后，對基于FPGA的數(shù)字譯碼系統(tǒng)進行了設(shè)計，通過器件選型和外圍擴展電路設(shè)計，構(gòu)建起基于FPGA的信號處理系統(tǒng)。通過FPGA的內(nèi)部模塊設(shè)計，實現(xiàn)了數(shù)字譯碼、FIFO(FirstInputFirstOutput)和串口輸出等功能。
　　最后，對編碼器的測量誤差進行了分析，并進行了實驗，實驗表明編碼器分辨率達(dá)到了22位，精度達(dá)到了0.8”，實驗數(shù)據(jù)與理論分析計算相符，達(dá)到了設(shè)計要求。該編碼器突破了傳統(tǒng)