衍射型绝对式轴角编码技术研究
本文选题:绝对式轴角编码器 切入点:光栅 出处:《浙江大学》2015年硕士论文
【摘要】:光电轴角编码器是一种采用光电技术将轴的角位置、角位移和角速度等物理量转换成相应的电脉冲信号或数字量的精密角位移传感器,被广泛应用于工业控制、精密测量、航空航天、机器人等多个领域。随着工业技术的发展,人们不断地对轴角编码器的工作性能提出更高的要求,一方面要求编码器具有更高的分辨率和测量精度,另一方面又要求编码器保持小尺寸。而传统光度型的绝对式轴角编码器很难兼具高分辨率和小尺寸。为了解决轴角编码器尺寸与分辨率之间的矛盾,本文提出了一种衍射型绝对式编码技术,该技术利用光栅衍射信号位置进行绝对编码,利用衍射信号光强进行精码细分。码盘基元由四个不同方向的光栅组成,光栅周期在一周内按照五进制格雷码变化,与激光相互作用产生光衍射现象,面阵探测器接收衍射信号后实时传送至计算机,计算机对数据进行译码处理获得角度信息。首先,根据编码原理建立了理论模型,并对编码细分信号进行了理论仿真,初步验证了方案的可行性。在此基础上,考虑已有的硬件条件,完成码盘的设计与加工,并确定了信号的处理方法。最后,搭建了绝对式衍射型编码器实验样机,其中光源为658 nm半导体激光器,码盘直径为40mm,探测器为面阵CMOS,分辨率为2048×1536,通过对衍射信号质量进行评估得到编码系统的分辨率为20.63"。在实验中,引入了激光光束偏转法对编码系统进行精度测试,得到测角精度78.00",标准差为16.86"。
[Abstract]:The photoelectric shaft encoder is a kind of precise angular displacement sensor which uses photoelectric technology to convert the angle position, angular displacement and angular velocity of the shaft into the corresponding electrical pulse signal or digital quantity. It is widely used in industrial control and precision measurement.Aerospace, robotics and other fields.With the development of industrial technology, more and more demands have been put forward to the performance of the axial encoder. On the one hand, the encoder is required to have higher resolution and measurement accuracy, on the other hand, the encoder is required to keep small size.However, it is difficult for the traditional absolute shaft angle encoder to have high resolution and small size.In order to solve the contradiction between the size and resolution of the axial encoder, a diffractive absolute coding technique is proposed in this paper, in which the position of the grating diffraction signal is used for absolute coding and the light intensity of the diffraction signal is used for fine code subdivision.The code disk element is composed of four gratings in different directions. The grating cycle changes within a week according to the quaternary graycode, and the interaction with the laser produces the phenomenon of optical diffraction. The array detector receives the diffraction signal and transmits it to the computer in real time.The computer decodes the data to obtain angle information.Firstly, the theoretical model is established according to the coding principle, and the theoretical simulation of the coded subdivision signal is carried out, which preliminarily verifies the feasibility of the scheme.On this basis, considering the existing hardware conditions, complete the design and processing of the code disk, and determine the signal processing method.At last, an experimental prototype of absolute diffractive encoder is built, in which the light source is 658nm semiconductor laser, the code disk diameter is 40mm, the detector is a plane array CMOS, the resolution is 2048 脳 1536, and the resolution of the coding system is 20.63 "by evaluating the diffraction signal quality.In the experiment, the laser beam deflection method is introduced to test the accuracy of the coding system. The accuracy of angle measurement is 78.00 "and the standard deviation is 16.86".
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN762
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 王媛媛;万秋华;梁立辉;王树洁;;小型绝对式金属光电编码盘[J];仪表技术与传感器;2013年06期
2 曹振夫;;小型绝对式矩阵编码器[J];光学机械;1985年05期
3 赵志巍;陈峗;;一种新型的绝对式矩阵编码盘[J];微计算机信息;2010年19期
4 宋奋韬;王梦莹;铁铮;;线阵CCD在绝对式光栅读数头系统中的驱动设计[J];科技视界;2012年17期
5 郭永彩;赵毅;高潮;;一种绝对式容栅测量新技术[J];光电工程;2010年02期
6 陈峗;;单圈绝对式码盘的研制[J];计量技术;2007年07期
7 陈峗;孙承浦;何惠阳;;单圈绝对式码盘编码方法的研究[J];光子学报;2006年03期
8 朱建宏,毛超,王平;简易绝对式光电编码器的基本原理和通讯方式[J];电气传动;1997年04期
9 时伟;丁洪昌;曹国华;;基于十六矩阵的新型绝对式多圈光电编码器[J];长春理工大学学报(自然科学版);2011年02期
10 李祥波;;绝对式角度编码器在摆动式液压弧形闸门开度检测中的研究[J];水电站机电技术;2012年02期
相关会议论文 前3条
1 李正生;马文彦;;用EWB设计单道绝对式码盘的M序列编码[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年
2 杨俊志;;单码道绝对式角度编码器的通用编码原理及解码方法[A];大珩先生九十华诞文集暨中国光学学会2004年学术大会论文集[C];2004年
3 杨俊志;;单码道绝对式角度编码器的编码及解码原理[A];第二届全国信息获取与处理学术会议论文集[C];2004年
相关硕士学位论文 前6条
1 李斐然;基于霍尔原理的绝对式磁编码器的研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 伍剑;衍射型绝对式轴角编码技术研究[D];浙江大学;2015年
3 章晶;基于机器视觉的绝对式角位置传感器研究[D];北京交通大学;2014年
4 高丽娜;一种单圈绝对式码盘编译码技术的研究与实现[D];中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所);2012年
5 杨宁;绝对式光栅位移传感器装调系统研究[D];长春理工大学;2013年
6 侯林汝;绝对式磁电编码器通信接口研究[D];华南理工大学;2012年
,本文编号:1714284
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/1714284.html