高精度光栅信号细分系统设计

发布时间：2020-08-13 05:43

【摘要】：目前,光栅编码器角度测量系统在应用过程中主要面临两大技术难题,一是光栅信号质量差,即光栅编码器输出的光栅信号中含有较大直流分量、不正交、不等幅及非正弦等;二是光栅信号细分倍数低,无法实现高精度测量。基于此,本文设计了一个高精度光栅信号细分系统,通过对原始光栅信号进行误差修正,然后再对其进行幅值采样细分的方法,使系统具有精度高、分辨率高、响应速度快等特点,对光栅信号未来的发展有一定的促进作用。本文对光栅信号四大技术指标及细分方法进行了系统的研究,总结现有针对四大技术指标研究方法的优缺点以及分析比较目前主流细分方法的优缺点,以此作为研究基础,改进设计方案,设计高精度光栅信号细分系统。对系统进行总体的软硬件设计。针对实际采样得到的原始光栅信号的特点,即含有较大直流分量及应用于工业现场的数控机床等生产设备时易受高频噪声的干扰等,设计了一款光栅信号前置处理电路,对原始光栅信号进行去直流和滤波处理;针对处理后的信号细分问题,采用幅值采样电子细分法即幅值分割与A/D采样相结合的处理方法,该方法同时对光栅信号进行粗细分和精细分处理,在保证高细分倍数的前提下尽可能提高系统运行速度,但是该方法存在一定的细分误差,所以本文针对该问题提出了一种细分误差查表补偿办法,根据采样幅值进行查表获取细分误差补偿值,实现对细分误差的补偿;在软件设计方面,分模块进行设计,优化了设计流程及难度,从一定程度上使总体性能得到进一步改善。最后,本文通过先部分后整体的方式对各模块及系统进行了实验测试,实验结果表明,设计的高精度光栅信号细分系统具有稳定且可靠的工作性能,满足最初对系统功能和精度的设计要求,达到了预期设定的目标。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN762;TN911.7

【参考文献】

相关期刊论文 前9条

1 陈自然;刘小康;郑永;刘浩;;精密位移动态测量信号特征辨识及细分新方法研究[J];仪器仪表学报;2015年10期

2 王忠杰;卢欣霁;林长友;;光栅编码器在机床行业中的应用[J];世界制造技术与装备市场;2015年01期

3 高旭;万秋华;赵长海;孙莹;杨守旺;;莫尔条纹光电信号正交性偏差的实时补偿[J];光学精密工程;2014年01期

4 袁向荣;田新诚;;光栅编码器在可转位刀片周边磨削数控系统中的应用[J];仪表技术与传感器;2013年08期

5 贾鑫浩;谷玉海;高锦宏;;精密离心机转速测量系统设计[J];仪表技术与传感器;2012年08期

6 罗刚;熊文卓;;光电轴角编码器光电信号正交偏差的测量和补偿方法[J];传感技术学报;2008年11期

7 朴伟英;袁怡宝;;叠栅条纹信号细分误差的一种动态补偿方法[J];光学学报;2008年07期

8 胡章芳;应俊;;减小光栅传感器测量信号误差的研究[J];重庆邮电大学学报(自然科学版);2007年06期

9 喻洪麟,黄良明,王远干;莫尔条纹信号的DSP滤波及细分技术研究[J];光电工程;2004年09期

相关博士学位论文 前5条

1 张恩忠;多轴精密数控机床误差测量、综合建模及补偿技术的研究[D];吉林大学;2017年

2 李金华;精密数控车若干关键技术的研究[D];东北大学;2014年

3 常丽;莫尔条纹纳米级细分关键技术研究[D];沈阳工业大学;2013年

4 尚平;高精度衍射光栅干涉位移传感器及关键技术研究[D];合肥工业大学;2012年

5 郭雨梅;莫尔条纹细分理论及其在磨床测控系统中的应用研究[D];沈阳工业大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 任康桥;基于ARM的光栅细分技术研究[D];昆明理工大学;2018年

2 张潜;光栅莫尔信号误差补偿技术研究[D];中国计量大学;2017年

3 胡国良;绝对式光栅传感器关键技术的研究[D];吉林大学;2017年

4 胡小娟;大行程纳米分辨力光栅位移测量系统研究[D];合肥工业大学;2016年

5 高海霞;基于光栅莫尔条纹细分技术的精密测量系统的设计[D];哈尔滨理工大学;2016年

6 钟玉龙;基于幅值采样的光栅莫尔信号数字细分技术[D];中国计量学院;2016年

7 王裕;基于衍射光栅的信号处理和细分技术的研究[D];大连理工大学;2015年

8 程文通;精密机床进给系统误差补偿的研究[D];内蒙古科技大学;2014年

9 郭涛;一种新型光栅位移传感器的研究[D];吉林大学;2014年

10 钟文斌;基于FPGA的相位光栅干涉位移传感器信号处理系统研究[D];华中科技大学;2014年

本文编号：2791610