反射式光電軸角編碼器的研究.pdf

1、光電軸角編碼器的應(yīng)用已從民用和工業(yè)生產(chǎn)中逐漸滲透到航空、航天和高技術(shù)應(yīng)用等各個領(lǐng)域,而這些部門對產(chǎn)品的高性能、可靠性、小型化、輕型化提出了更高的要求,且必須適用于惡劣的工作環(huán)境。而反射式光電軸角編碼器的基準部件采用金屬基坯和金屬膜層制作而成,在高、低溫工作環(huán)境和抗沖擊、震動和抗老化等方面具有很大的優(yōu)勢,玻璃光柵無法滿足要求,且安裝拆卸方便;而中高精度、細柵距(線寬在0.01～0.02mm左右)的反射式光電軸角編碼器的研制在國內(nèi)尚沒有報道

2、,課題提出采用反射式金屬光柵作測角元件,研制反射式光電軸角編碼器。我們有多年從事光柵制作和研究的技術(shù)、設(shè)備基礎(chǔ),具有各種工藝條件。我們以真空鍍膜技術(shù)和光柵制作技術(shù)為基礎(chǔ),研究反射式金屬光柵的形成和制作工藝。以光柵測量技術(shù)和三光柵原理為基礎(chǔ),研究反射式的光柵信號的提取。并且在光柵專用檢測儀上,我們采用了兩種方式進行信號的提取實驗,并對實驗獲得的信號中存在的問題進行了分析,提出了解決的辦法。通過兩種實驗的對比,以獲得穩(wěn)定的反射式光柵信號為基

3、礎(chǔ),確定反射式光柵信號的提取方式。光柵信號是一個周期函數(shù),通常采用諧波分析法對其進行評價,通過諧波分析,將光柵信號用一個含有多次諧波分量的函數(shù)表達式來描述;在了解光柵信號的評價方式和評價指標的基礎(chǔ)上,討論了幾種常用的消除光柵誤差和信號處理的方法,以實現(xiàn)高質(zhì)量的光柵信號。課題對反射式光電軸角編碼器的精度提出了具體要求,根據(jù)影響反射式光電軸角編碼器的精度因素,我們對主要的誤差源進行了分析;依據(jù)誤差合成原理,對其誤差作出了評估。影響反射式光電

4、軸角編碼器精度的主要兩個誤差源是反射式金屬光柵的刻劃誤差和編碼器的主軸誤差,反射式金屬光柵的刻劃誤差仍然是一個周期函數(shù),同樣可采用諧波分析法對其誤差進行評價,根據(jù)其諧波成份,確定反射式光柵信號讀數(shù)頭的個數(shù)以及分布方式,對于該課題采用的反射式金屬光柵的刻劃誤差,我們給出了其測量誤差曲線和檢測指標的結(jié)果,以及諧波分析的結(jié)果。主軸的誤差在設(shè)計和加工過程中都提出了具體的要求,在裝配完后,對其誤差進行了檢測,給出了檢測誤差曲線。反射式光柵信號與透