圆光栅读数信号的关键处理技术

发布时间：2017-10-25 06:38

  本文关键词：圆光栅读数信号的关键处理技术

  更多相关文章： 角度测量 角度编码器 自校准方法 仿真 测量不确定度

【摘要】：角度是几何量的重要分支,角度计量是计量科学的重要组成部分。随着国民经济发展和生产科学进步,角度测量广泛应用于航空航天、机械、光学、国防军工等各个高精度测量应用领域。因此,研究圆光栅读数信号处理技术对于提高角度测量精度具有重要意义。传统角度测量应用排列互比法。为了将测角装置向结构简单化、小型化,可在线测量方向推动,并使其易于在小型高精度测角仪器制造等应用领域进行推广,就自校准角度编码器以及相关校准方法进行了研究。对于自校准方法国内外学者都进行了深入的研究,德国、日本、韩国等国家处于较高水平,我国对自校准方法的研究水平也在不断进行提升。在分析自校准角度编码器研究现状的基础上,本文就圆光栅读数信号的关键处理技术进行研究,主要研究内容包括:(1)依据角度360°自封闭特性和等分平均原理,对多读数头进行等权重误差仿真,通过仿真结果建立自校准算法数学模型,进而设计自校准算法的系统读数头布局方式,并对自校准算法和等分平均原理中读数头输出误差曲线进行分析,证明自校准算法对误差抑制效果。(2)根据自校准算法数学模型,系统读数头布局方式以及空气轴承的机械结构,选用美国Mercury公司的M1500S型号的读数头和圆光栅码盘,对自校准角度编码器系统进行安装和调试,并对圆光栅安装同轴度调整,搭建自校准角度编码器的校准系统。(3)利用LabVIEW软件编写测量程序,实现转台定位控制、自准直仪测量数据采集,转台多读数头数据实时采集、处理、存储等模块功能,保证自校准系统全自动测量功能实现。(4)根据国家平面角基准,设计自校准角度编码器精度技术指标量值溯源技术路线。根据《JJG 283-2007正多面棱体》国家计量检定规程对实验所需多面棱体进行检定;根据《JJG 202-2007自准直仪》国家计量检定规程,利用国家小角度基准对实验所需自准直仪进行检定;利用检定后的多面棱体和自准直仪验证自校准角度编码器系统,对系统进行重复性测量和稳定性测量,从而对系统进行可靠性及校准结果测量不确定度评定。
【关键词】：角度测量 角度编码器 自校准方法 仿真 测量不确定度
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH712
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-8
• Abstract8-15
• 1 绪论15-26
• 1.1 研究背景及意义15-17
• 1.2 测角技术国内外研究现状17-21
• 1.2.1 机械式测角技术17-18
• 1.2.2 光学式测角技术18-20
• 1.2.3 电磁分度式测角技术20-21
• 1.3 多读数头布局国内外研究现状21-25
• 1.4 本文主要研究内容25
• 1.5 本章小结25-26
• 2 自校准算法研究26-33
• 2.1 引言26
• 2.2 等权重误差仿真26-27
• 2.3 自校准算法数学模型27-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 自校准角度编码器系统构建33-42
• 3.1 引言33
• 3.2 角度编码器系统设计33-36
• 3.3 自校准角度编码器的基本组件36-38
• 3.4 硬件平台搭建38-41
• 3.5 本章小结41-42
• 4 全自动转台测量系统软件设计42-49
• 4.1 引言42-43
• 4.2 全自动转台测量系统43-48
• 4.2.1 编程语言选择43
• 4.2.2 系统软件总体框架设计43-45
• 4.2.3 系统数据采集模块设计45-47
• 4.2.4 全自动测量系统软件界面设计47-48
• 4.3 本章小结48-49
• 5 自校准角度编码器系统验证和可靠性分析49-67
• 5.1 引言49
• 5.2 面角度基准装置49-52
• 5.3 激光小角度基准装置52-54
• 5.4 系统验证54-58
• 5.5 系统重复性测量58-61
• 5.6 系统稳定性测量61-62
• 5.7 校准结果测量不确定度评定62-66
• 5.7.1 数学模型建立63
• 5.7.2 不确定度各贡献分量评定63-66
• 5.8 本章小结66-67
• 6 总结与展望67-69
• 6.1 总结67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-71
• 作者简历71

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本文编号：1092536