非正交光栅莫尔信号细分算法研究

发布时间：2020-04-03 21:52

【摘要】：光栅莫尔信号的质量直接影响其细分效果。受到系统硬件与环境的影响,光栅传感器的输出信号存在直流漂移、等幅偏差以及非正交偏差等短周期误差,其中非正交偏差的随机性大,难于进行高精度补偿。因此,针对非正交莫尔信号的直接细分作为光栅应用中的一项重要技术支撑,具有较高的研究价值。本文在分析传统莫尔信号幅值分割细分方法和非正交偏差补偿技术的基础上,开展对非正交光栅莫尔信号直接细分的算法及实现研究,针对算法在数字式实现过程中的关键参数,完成了数学建模和量化分析工作;根据量化模型设计系统硬件电路,完成对光栅信号的采集和细分;搭建实验平台,实施数学模型测试实验,验证了非正交光栅信号细分算法的有效性,并提出细分误差标定方法测试系统的细分精度。论文主要内容包括:1、非正交莫尔信号细分算法:研究一种针对非正交光栅信号直接细分的算法,以期突破传统细分方法对两路莫尔信号严格正交的要求和限制,实现对非正交莫尔信号的高倍数细分。2、算法参数的分析与建模:根据算法原理量化分析影响细分实现效果的参数,分别建立幅值精度补偿和信号频率/采样率对于非正交信号细分算法效果的数学模型,并通过仿真验证模型的有效性。3、数字式光栅信号细分系统硬件电路:根据参数量化模型选择器件参数,设计以“信号采集-预处理-细分”为架构的数字式细分系统硬件电路,完成对光栅信号的采集和1024倍细分。4、细分精度标定实验:搭建实验平台,以精密电动转台为小角度发生器,以激光干涉仪为标准器,通过对比法标定数字式光栅信号细分系统可实现的细分精度,验证非正交光栅信号细分算法的有效性。本文就非正交光栅莫尔信号的数字细分方法进行了探索,提供了针对非正交光栅信号高倍数细分的解决方案,为光栅细分工作的研究提供点滴积累,对于推动国内光栅细分领域的研究具有一定的积极影响。
【图文】：

图 1.1 移相光栅示意图2003 年，日本国家先进工业科学技术研究所提出等分平均（EDA）自法[14,15]，并研制了自动高精度编码器标校系统。该系统有 A、B 两个编码刻度误差无法直接获得，其相对误差可以通过外部计数器测量获得。编码道刻划 n 对线，表明将 360°作了 n 等分，当编码器读数头每移动一

图 4.3 AD9653 参考电压电路设计信号为低压差分电压模式，可使用 FPGA 芯片信号对接。由于 FPGA 列块内不存在专用输出必须通过外部电阻网络保证信号的正确性。另接收时，两引脚之间需挂接 100Ω 输入缓冲电
【学位授予单位】：中国计量大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH74

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 沈云波,刘建亭,李济顺,武建勇,陈安民;平面正交光栅在数控机床误差测量中的应用[J];工具技术;2003年08期

2 陈安民,李航,李济顺,杨丙乾,徐增军;平面正交光栅仪测量加工中心位置精度[J];现代制造工程;2003年11期

3 吴永康;;一种近似傅里叶光学变换系统的应用[J];物理实验;1987年01期

4 易心洁;;正交光栅干涉仪的有效光源分析[J];湖南师范大学自然科学学报;1988年01期

5 叶树亮;许莹琨;朱维斌;;非正交光栅莫尔信号数字细分方法与实现[J];光电工程;2017年09期

6 曹国荣,曹俊卿,陈家璧;正交光栅信号的脉宽调制细分技术[J];光学仪器;1997年03期

7 马伟,李济顺,武建勇,韩建海;数控机床几何误差快速检测方法比较[J];轴承;2004年09期

8 沈云波,刘建亭,李济顺;机床误差的正交光栅检测及分离[J];河南科技大学学报(自然科学版);2003年03期

9 刘建亭,沈云波,李济顺;机床误差正交光栅检测及补偿的研究[J];组合机床与自动化加工技术;2004年04期

10 沈为民;;正交光栅干涉仪的非近似分析[J];苏州大学学报(自然科学);1993年04期

相关会议论文 前2条

1 袁霞;王晶晶;金华阳;;一种正交光栅频谱分布的理论分析[A];第六届全国高等学校物理实验教学研讨会论文集（下册）[C];2010年

2 左芬;徐春生;陈磊;;一种抗振型同步移相干涉测量系统及其图象处理方法[A];第十一届全国光学测试学术讨论会论文（摘要集）[C];2006年

相关博士学位论文 前1条

1 孙楠;三维光学体层析重建技术研究[D];南京理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前3条

1 许莹琨;非正交光栅莫尔信号细分算法研究[D];中国计量大学;2018年

2 赵凤梅;全息亚波长抗反射光栅的制作与特性分析[D];厦门大学;2009年

3 杨允鑫;基于数字投影的动态三维形貌测量算法的研究[D];山东大学;2014年

，

本文编号：2613749