基于FPGA的增量式编码器自动检测系统研究

发布时间：2017-08-13 07:26

  本文关键词：基于FPGA的增量式编码器自动检测系统研究

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【摘要】：光电编码器是一种以光栅莫尔条纹技术为基础的角位移传感器,通过光电转换,将输入的角位置信息转换成相应数字代码,广泛用于工业控制、自动化及精密测量等领域。光电编码器按码盘类型可分为增量式和绝对式两大类型。增量式光电编码器精度高、结构简单,广泛应用于测速领域。随着增量式光电编码器应用领域越来越广泛,为了保证编码器的可靠性,需要对其精度进行检测。目前的编码器检测装置大多数只适合对绝对式编码器进行精度检测,无法实现增量式编码器的精度检测。因此,研究高精度、高效率的检测装置具有重要意义和实用价值。在参考国内外相关文献基础上,研究了增量式光电编码器的工作原理及检测方法;分析了目前增量式编码器误差检测方法的优缺点;提出了基于角度的增量式编码器误差检测方法,并建立了基于FPGA的自动检测系统。设计了高精度基准编码器的细分电路,实现了莫尔条纹光电信号512细分。以Xilinx公司生产的Spartan-III系列XC3S400芯片作为核心器件,设计了数据采集处理硬件电路、串行通讯电路和LCD液晶显示电路,实现了基准编码器和被检增量式编码器输出信号的自动采集与误差计算,并将检测结果传送到LCD液晶显示器上,同时送至计算机中做进一步分析处理。采用VHDL语言编写了数据采集、LCD液晶显示、串行通讯及误差计算程序,取代人工记录及误差计算,实现了增量式编码器均匀性、正交性误差的自动检测。运用本文研究的增量式编码器自动检测系统,实现了对输出脉冲周期数为32400、分辨力为100的增量式编码器均匀性、正交性误差的检测,将一台编码器的检测时间由原来的2~3分钟缩减为30秒。实验结果表明,该检测系统可实现对增量式编码器均匀性、正交性误差的自动检测,避免了编码器主轴转速不均匀带来的检测误差,有效提高了检测效率及准确性。
【关键词】：增量式编码器 误差检测 自动检测 FPGA
【学位授予单位】：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP274;TN762
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 课题背景及研究意义12-13
• 1.3 国内外研究现状13-24
• 1.4 论文研究的主要内容24-25
• 1.5 本章小结25-26
• 第2章 增量式光电编码器基本原理及检测方法26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 增量式光电编码器工作原理26-27
• 2.3 光电编码器细分原理27-30
• 2.4 增量式光电编码器常用的检测方法30-31
• 2.5 本章小结31-34
• 第3章 增量式编码器自动检测系统构建34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 基于角度的增量式编码器误差检测方法34-36
• 3.3 增量式编码器自动检测系统建立36-37
• 3.4 检测系统的误差分析37-40
• 3.5 本章小结40-42
• 第4章 增量式编码器自动检测系统硬件电路实现42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 系统硬件电路实现42-43
• 4.3 基准编码器硬件细分电路43-48
• 4.4 数据采集处理电路48-53
• 4.5 本章小结53-54
• 第5章 增量式编码器自动检测系统数据处理软件54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 基于FPGA的主程序模块软件54-55
• 5.3 数据采集处理软件55-62
• 5.4 液晶显示控制软件62-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 实验结果与分析64-72
• 6.1 引言64
• 6.2 实验装置建立64-65
• 6.3 实验结果65-70
• 6.4 本章小结70-72
• 第7章 结论与展望72-74
• 7.1 引言72
• 7.2 主要研究成果及结论72-73
• 7.3 创新点73
• 7.4 展望73-74
• 参考文献74-78
• 在学期间学术成果情况78-80
• 指导教师及作者简介80-82
• 致谢82

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本文编号：666108