封闭式绝对光栅尺及其动态误码研究

发布时间：2017-06-10 11:18

  本文关键词：封闭式绝对光栅尺及其动态误码研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的快速发展,制造技术趋向于精密化。光栅尺是普通机床和数控机床的必备装置,尤其是精密机床,其测量精度决定机床的加工精度。光栅尺广泛运用于医学、军事、制造等领域。传统光栅尺运用光学技术将被测距离放大,利用差分电路转换为脉冲信号,最终输出位置信息。随着图像识别技术及数据处理技术的发展,将图像识别技术运用于光栅尺,尤其是绝对式光栅尺,是一项新兴的高科技技术,具有很大的发展前景。绝对光栅尺具有断电无需复位归零、无累计误差、高精度优点。本文研究的绝对式光栅尺利用光学放大原理,将尺上的绝对编码放大,由FPGA控制高帧频CMOS摄像头拍摄经光学放大后的绝对编码图像信息,再经过DSP解析绝对码信息,最终转化为绝对位置信息。本文以自主研发的绝对光栅尺为研究对象,以有效促进国内测量技术及光栅尺产业发展、提高绝对光栅尺综合性能为目的,主要有一下研究：首先,研究绝对光栅尺的基本工作原理,建立开放式绝对光栅尺初始实验平台,初步研究绝对光栅尺的误码原理,验证绝对光栅尺的工作原理可行性。其次,使用solidworks构建封闭式绝对光栅尺的结构模型,用非线性有限元软件Abaqus对其进行动态仿真分析及优化设计,最终获取最优结构封闭式绝对光栅尺。其三,考虑单纯绝对光栅尺测量速度的局限性,利用高冗余技术,结合绝对光栅尺和增量光栅尺的各自优点,设计高冗余绝对光栅尺,实现高速、高精度绝对位置测量。最后,在光学隔振台上建立实验,以超精密气浮直线电机Aerotech ABL1500为使用对象,分析单纯封闭式绝对光栅尺误码特征,获取最佳工作速度(不产生误码),确定高冗余绝对光栅尺的切换速度；验证高冗余绝对光栅尺的可行性,测试其测量能力极限。
【关键词】：封闭式 绝对光栅尺 动态误码 结构优化 冗余
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• CONTENTS10-13
• 第—章 绪论13-23
• 1.1 课题研究背景和意义13-14
• 1.2 国内外研究现状14-20
• 1.3 课题研究内容20-21
• 1.4 技术方案21-22
• 1.5 本章小结22-23
• 第二章 绝对光栅尺及其误码机制研究23-35
• 2.1 引言23-24
• 2.2 工作原理24-28
• 2.2.1 系统原理概况24-25
• 2.2.2 读数原理25-28
• 2.3 误码机制理论28-30
• 2.3.1 理论描述28
• 2.3.2 误码因素28-30
• 2.4 初步实验30-34
• 2.4.1 实验仪器30-32
• 2.4.2 实验设计32-33
• 2.4.3 实验结果及分析33-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 封闭式绝对光栅尺结构设计与优化35-50
• 3.1 引言35
• 3.2 结构设计35-38
• 3.2.1 传统封闭式增量光栅尺36
• 3.2.2 封闭式绝对光栅尺结构设计36-38
• 3.3 结构动态分析38-45
• 3.3.1 模型建立38-40
• 3.3.2 模态分析40-41
• 3.3.4 封闭式绝对光栅尺的模态分析41-45
• 3.5 结构优化45-47
• 3.5.1 优化理论45-46
• 3.5.2 工程优化46-47
• 3.6 优化后模态分析47-49
• 3.7 本章小结49-50
• 第四章 读码冗余设计50-55
• 4.1 引言50
• 4.2 读码冗余思想50-51
• 4.3 冗余绝对光栅尺结构设计51-52
• 4.4 冗余读码原理52-54
• 4.4.1 原理简介52-53
• 4.4.2 具体模块设计53-54
• 4.5 本章总结54-55
• 第五章 实验与分析55-64
• 5.1 引言55
• 5.2 单纯封闭式绝对光栅尺动态实验55-60
• 5.2.1 与开放式绝对光栅尺对比56-58
• 5.2.2 不同实验速度58-60
• 5.3 冗余封闭式绝对光栅尺动态实验60-63
• 5.3.1 工作可行性验证60-61
• 5.3.2 最高工作速度61-62
• 5.3.3 最高加速度62-63
• 5.4 本章小结63-64
• 总结与展望64-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文与专利71-74
• 致谢#@@

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