光电轴角编码器的联轴器对其精度影响的技术研究

发布时间：2019-07-23 07:18

【摘要】：航空、航天技术的飞速发展,对光电轴角编码器精度的要求也越来越高,要求编码器能够在恶劣的环境和复杂的条件下实时进行精密角度测量。但是,由于联轴器的存在及光电码盘整机的安装误差,将影响装入整机后的光电码盘的测角精度。我国目前所设计的高精度轴角编码器中,由于联轴器本身精度的限制,还不能满足高精度的使用要求。所以有必要对光电编码器联轴器进行研究,满足光电编码器的高精度使用要求。首先,本文从光电轴角编码器测量的基本原理和结构特点出发,分析了光电轴角编码器测量精度的影响因素,重点分析了联轴器对光电轴角编码器的精度影响。同时建立了联轴器对编码器精度影响的几何模型,提出了一种计算编码器的联轴器产生角误差的方法。本文中联轴器的设计思路就是在实际工况下,满足强度条件的同时使得角误差最小。然后,对原有联轴器进行了有限元静力分析,分析了联轴器的轴向补偿性能、径向补偿性能,模拟了编码器的冲击变形。接下来,针对联轴器的厚度、内径、扇角和耳朵宽度等结构参数进行了角误差灵敏度分析。根据灵敏度分析的结果,提出了联轴器的新设计方案。最后,本文通过试验测量出联轴器导致的编码器测量角误差,与计算结果基本吻合,证明了本文数学模型和计算方法的正确性。
【图文】：

图２．１光电轴角编码器结构示意W逡逑Ｆｉｇ．邋２．１邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｈｃｎｏｅｌｅｃｔｒｉｃ－ａｎｇｕｌａｒ邋ｅｎｃｏｄｅｒ逡逑

２光电编码器联轴器的基本理论逡逑２．邋１光电轴角编码器的基本原理逡逑光电轴角编码器的基本结构如图２．１所示，其基本元件为光栅盘和光电检测装置。逡逑在透明或不透明的基底上，刻划密集的、等间距的平行线条的光学元件叫光栅，，见图２．２。逡逑光电检测装置包括发光元件、接受元件和处理电路。其中，光栅码盘是编码器的核必元逡逑件，因此通常按照光栅码盘图案的编码方式进行分类。目前，常用的类型为增量式和绝逡逑对式光电轴角编码器。逡逑光电轴角编码器是通过莫尔条纹的原理实现光电转换。码盘和狭缝实际上一对栅距逡逑相同的光栅，当他们Ｗ不大的角度重叠时，就出现明暗交替的莫尔条纹。当码盘和狭缝逡逑沿垂直于刻线方向相对移动（即绕轴线转动）时，莫尔条纹将沿着平行与刻线方向移动。逡逑实际测量时，主轴与编码器直接连接，主轴转动时，带动码盘转动，狭缝不动，光栅每逡逑转动一个栅距，莫尔条纹就跟着移动一个条纹宽度，接受元件就接到一个信号。由信号逡逑处理电路计算出码盘与狭缝间的相对位移量

图２．邋２圆光栅盘逡逑Ｆｉｇ．邋２．２邋Ｇｒａｔｉｎｇ邋ｇｏｕｎｄ逡逑

２光电编码器联轴器的基本理论逡逑２．邋１光电轴角编码器的基本原理逡逑光电轴角编码器的基本结构如图２．１所示，其基本元件为光栅盘和光电检测装置。逡逑在透明或不透明的基底上，刻划密集的、等间距的平行线条的光学元件叫光栅，见图２．２。逡逑光电检测装置包括发光元件、接受元件和处理电路。其中，光栅码盘是编码器的核必元逡逑件，因此通常按照光栅码盘图案的编码方式进行分类。目前，常用的类型为增量式和绝逡逑对式光电轴角编码器。逡逑光电轴角编码器是通过莫尔条纹的原理实现光电转换。码盘和狭缝实际上一对栅距逡逑相同的光栅，当他们Ｗ不大的角度重叠时，就出现明暗交替的莫尔条纹。当码盘和狭缝逡逑沿垂直于刻线方向相对移动（即绕轴线转动）时，莫尔条纹将沿着平行与刻线方向移动。逡逑实际测量时，主轴与编码器直接连接，主轴转动时，带动码盘转动，狭缝不动，光栅每逡逑转动一个栅距，莫尔条纹就跟着移动一个条纹宽度，接受元件就接到一个信号。由信号逡逑处理电路计算出码盘与狭缝间的相对位移量
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN762

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