單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器原理的研究.pdf

1、光電軸角編碼器又稱光電角位置傳感器，是一種集光、機(jī)、電為一體的數(shù)字測(cè)角裝置，它是以高精度計(jì)量圓光柵為檢測(cè)元件，通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將軸角信息、直線位移、速度、加速度等物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)比較、放大、整形、校正、細(xì)分、譯碼等處理后和計(jì)算機(jī)相連可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè)和實(shí)時(shí)控制，由于具有分辨率高、測(cè)量范圍廣、使用可靠、易于維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、光電經(jīng)緯儀、航空航天、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、指揮儀和高精度閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)等諸多領(lǐng)域。但隨著科技的發(fā)展，軍工、國(guó)

2、防、自動(dòng)控制等領(lǐng)域?qū)ξ⑿蛡鞲衅鞯男枨笤絹?lái)越迫切，要求光電軸角編碼器要向高精度、高分辨率、小型化和智能化發(fā)展，由于傳統(tǒng)的以莫爾條紋為基準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)量的絕對(duì)式光電軸角編碼器的測(cè)量精度和尺寸是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，它無(wú)法滿足其發(fā)展趨勢(shì)，因此必須研制一種新型的編碼器。 本文首先對(duì)目前光電軸角編碼器的編碼方式和編碼原理特別是格雷碼進(jìn)行分析、研究，并根據(jù)傳統(tǒng)的絕對(duì)式編碼器獲取絕對(duì)位置的原理，提出了一種新型的編碼方法即在碼盤上僅刻劃一圈碼道，通過(guò)特

3、定算法，運(yùn)用VC語(yǔ)言進(jìn)行可視化編程，得出角度位置和編碼一一對(duì)應(yīng)的編碼。 其次根據(jù)所得到的編碼采用接觸式光刻法刻制了單圈絕對(duì)式編碼盤，并以其為核心設(shè)計(jì)了單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器的結(jié)構(gòu)和照明系統(tǒng)，確定了以線陣CCDμPD3575D為接收元件的接收系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了以復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)為核心，在單一電路板上提供多種驅(qū)動(dòng)頻率的驅(qū)動(dòng)電路。仿真與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果證明該驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、驅(qū)動(dòng)方式選擇方便，實(shí)用性強(qiáng)，為信號(hào)采集做好準(zhǔn)備。

4、再次設(shè)計(jì)基于PCI總線的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)以CPLD作為控制單元，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊將采集后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到靜態(tài)存儲(chǔ)器SRAMAS7C256-15JC中，采樣結(jié)束后，SRAM中的數(shù)據(jù)便通過(guò)PCI總線接口芯片PCI9052傳輸?shù)接?jì)算機(jī)上。通過(guò)對(duì)單圈絕對(duì)式光電軸角編碼器的位置定位算法進(jìn)行了詳細(xì)地分析，并給出了具體的流程圖和實(shí)例說(shuō)明，表明該種編碼器的原理是可行的。通過(guò)運(yùn)用VB編程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)CCD信號(hào)的采集并給出了可視化界面，為進(jìn)一步進(jìn)行數(shù)據(jù)處理