光电编码器的研究现状和发展

光电编码器是高精度控制系统常采用的角位移检测传感器,其精度和分辨率主要决定于每转输出脉冲数,也是目前应用最多的传感器之一。     

小型光电编码器动态误差检测

为克服传统编码器检测系统制造成本贵、检测过程复杂、检测点数少、手动操作精度低、不能实现动态性能检测等缺点,设计了小型绝对式光电编码器动态误差检测系统,开展了对小型光电编码器动态误差检测的研究. 对比分析了国内外传统光电编码器误差检测技术的优缺点,提出了采用简单易行的比较法对光电编码器进行动态误差检测的方法;建立了光电编码器动态误差检测系统,并完成了动态误差检测系统的关键技术设计;对所设计的动态误差检测系统进行性能测试,并利用该装置对某光电编码器进行动态误差检测. 经过测试,该动态误差检测系统能够实现在0~90 r/min转速下,对不高于16位的小型绝对式光电编码器进行动态误差检测,其检测精度为1.22".      

间歇式同步摄影机的动态控制

为提高间歇式同步摄影机快门同步精度,在不改变同步摄影机原编码器的前提下,通过对增量式编码器进行动态细分,可以提高编码器位置分辨率,有利于缩短同步摄影机的同步时间和提高同步精度。本文通过对增量编码器接口电路进行控制设计,采用软件动态细分的方法对增量编码器量纲归一化处理,实现了动态控制,使得摄影过程中可任意改变摄影频率,且在不同摄影频率下同步时间明显缩短,同步精度得到大幅度提高。     

一种高精度的光电编码器检测方法及其装置

为解决高精度光电编码器检测中存在的问题,提出了最高分辨率检测和全面统计检测的方法,并研制了相应的自动化装置.该装置采用机械传动系统,配合步进电机,以蜗轮蜗杆对步进电机的输出角位移进行细分,提高了电机的控制精度,实现了高精度的测量;由PC作为上位机,单片机作为下位机对检测系统进行控制和数据采集,实现了测量的自动化;采用最高分辨率检测和全面统计的方法在PC机上进行自动数据分析,实现了分析的自动化.实例检测表明,该系统实现了对最高达18位的各类光电编码器静态和动态自动、快速、全面、精确的检测.且较功能相同的系统成本大幅降低,     

某雷达天线光电标校参数自动标定系统研究

在靶场测控领域,为了对导弹运行轨道进行精确地测量,就需要对地面测控系统的测角精度要求很高,因此雷达天线角度修正参数的测定至关重要。本文采用基于图像扫描和脉冲耦合神经网络(PCNN)图象分割的处理技术实现对天线光电修正参数的自动标定,能够克服传统人工方式受可见度、人为误差等因素影响大的缺点,提高了精度与效率。     

传动误差检测法中影响轮齿故障诊断精度的参数分析

针对传动误差检测法引用到齿轮传动系统故障诊断后,故障诊断的高准确度是否仍然需要高精度的角度编码器检测的问题,采用谱分析的方法分析了传动误差检测法中高、低速轴角度编码器的不同工作机理及其分辨率在仿真传动误差信号分析中的影响。通过齿轮传动系统实验台实测信号分析验证,认为传动误差检测法中,角度编码器组的分辨率达到采样要求后,只有低速轴角度编码器的分辨率影响齿轮单齿故障诊断准确度。     

小型绝对式光电轴角编码器电路优化设计

为实现绝对式光电轴角编码器的小型化和智能化,设计了一种基于DSP2812和数字电位计的小型绝对式光电编码器处理电路。提出采用全数字化处理的方法实现粗、精码信号的处理;利用DSP内部A/D转换器实现粗码信号的放大、整形等功能,取消人工调试机械电位器及放大器、比较器等硬件;同时,将编码器精码信号幅值偏差、稳定性偏差的实时补偿算法嵌入到处理电路中。以16位编码器为实验对象,测试电路性能。实验表明,新设计的处理电路的直径仅为36 mm,且光电信号幅值变化率≤2%,直流漂移量≤2%,实时补偿时间约为2 s。其性能可靠,实现编码器机电一体式,缩小了航天设备的体积,且有效提高了编码器的环境适应性和测角可靠性。     

光电编码器在民航探空气球监控系统中的应用

探空气球威胁着民航飞机的安全.在气象测风雷达上安装光电编码器,获取探空气球的三维(方位、俯仰、斜距)坐标信号,经处理并传输到空管中心,实现了飞机的安全导航.其中,在斜距测量中采用增量式编码器倍频电路,提高了测量精度.     

高精度光电编码器在南极望远镜中的应用研究

南极内陆极低的温度给天文望远镜的设计和研制带来了很大的挑战。要实现高精度的跟踪精度,望远镜上只有采用高精度的光电编码器作为轴角反馈元件,但是南极内陆冬季的温度范围从-50℃~80℃,在这样低温的环境下,直接采用光电编码器是不可能的。为了实现南极望远镜高精度的指向跟踪运动,特别是优于0.3角秒的跟踪精度时,必须要选用光电编码器。该报告首先研究了温度效应对光电编码器的影响,提出了一个初步的温控设计方案,然后基于CFD的模拟优化和低温环境实验验证,提出了实际的温控方案,并成功应用在第二台南极巡天望远镜的控制系统中。实验显示在-80℃的环境温度中,仅需要约6 W的加热功率就可以将读数头的温度提高到25℃左右,满足了光电编码器在南极低温环境中的使用要求。     

基于普通编码器的高精度位置检测方法

根据普通增量式光电编码器测量转角位置的原理，分析了量化误差的形成原因和编码器脉宽制造误差对测量精度的影响，提出了新的信号处理算法——脉冲细分法，利用该方法减小了量化误差．同时标定出编码器的脉宽系数井以它作为脉宽制造误差的补偿参数，消除对位置测量造成的影响，最终提高了系统的测量精度．     

高分辨磁旋转编码器磁鼓表露磁场分析与AMR检测磁头设计

应用静磁场理论分析了高分辨磁旋转编码器磁鼓的表露磁场,通过数值计算得到磁鼓表露场分布的直观曲线.设计制作出性能优良的磁旋转编码器AMR检测磁头,理论分析结果与对磁鼓表露磁场的实际测试结果进行了分析对比.结果表明,AMR检测磁头输出信号形状与幅度及其倍频特性与理论计算结果是相符的.     

磁性旋转编码器磁阻磁头研制

分析了磁性旋转编码器的工作原理,对磁阻磁头的工作过程作了详细分析．通过差动放大输出及选择高性能磁阻薄膜材料,设计了温度系数小、信噪比高的磁阻磁头．采用半导体工艺制备了磁性旋转编码器磁阻磁头．该磁性旋转编码器具有结构简单、紧凑,响应速度快,抗环境污染能力强和功耗低等优点,可广泛应用于伺服马达、数控机床等．     

基于FPGA自平衡控制器的设计

针对旋转编码器角度测量与步进电机控制的特点,介绍了一种基于FPGA为核心器件,运用VHDL硬件描述语言在FPGA中实现旋转编码器倍频、辨向、计数的功能,旋转编码器为角度传感器以及步进电机为驱动的自平衡控制器设计的方法。整个系统利用Quartus编程软件仿真分析正确,硬件实验平台验证该系统运行稳定、测量准确。     

磁编码器多极磁鼓表露场分布研究

基于磁编码器多极磁鼓表露场分布的均匀磁化理论模型,采用数值分析方法计算磁编码器多极磁鼓的表露场分布,得到了多极磁鼓的表露场分布的数值表达式．     

渐晕对面阵CCD高温计精度的影响及校正方法

基于面阵CCD(chargecoupleddevice)的高温计由于存在光学系统渐晕,直接测量得到的温度场会发生严重畸变,大大降低了测温精度.因此,根据辐射测温及几何光学理论,建立了基于面阵CCD温度场测量的温度畸变数学模型.分析了光学参数对温度场测量精度的影响,并提出了一种基于图像邻域灰度梯度分布稀疏特性的渐晕系数估计方法.该方法与利用积分球标定方法相比,其渐晕系数估计的最大绝对误差为0052,且其有效性在铸坯表面温度场校正实验中得到了进一步验证.     

基于定置噪声的汽车转速测量新方法及其实现

不同于传统汽车转速测量方法,提出了通过非接触传声器测量汽车定置噪声从而计算汽车发动机转速的新方法.给出了方法的计算模型.设计了以高速、低功耗、浮点型数字信号处理器DSP为核心的双CPU新型硬件结构,且结合DSP汇编语言与C语言开发了相应的算法与软件,验证了所提出的方法.开发了基于测量汽车定置噪声的新型数字式汽车转速检测仪器,其转速测量范围30～8000r/min,转速测量误差±10r/min,噪声测量范围30～130dB,分辨率0.1dB,准确度优于±0.5dB.     

CCD摄像机标定中角点亚像素定位方法

CCD摄像机的标定是实现光学三维轮廓测量技术的必要步骤,其标定精度在很大程度上取决于标定特征点的定位精度.在分析现有棋盘格角点像素级和亚像素级定位方法不足的基础上,提出了一种基于改进SV方法的棋盘格角点亚像素定位方法.首先,采用SV算子对角点进行像素级检测;其次,选取标定图像中以初定位角点坐标为中心的5×5像素区域,对其灰度值进行双线性插值;最后,计算插值图像的灰度质心,再根据插值放大倍数,将质心转换到亚像素坐标,实现了角点亚像素定位.实验结果表明,该方法可以获得亚像素级角点坐标,实现CCD摄像机的高精度标定,标定平均误差为0.108 mm.     

基于非成像模型的摄像机校准方法

作为摄影测量关键部件的摄像机,其校准精确度直接影响了整个测量系统的测量不确定度．通过对常规摄像机校准技术的研究,发现基于内参数成像模型的校准方法会因为内参数综合优化的相关性干扰和非线性求解的不确定性使校准的畸变参数不稳定,且无法修正由镜头透镜组制造中的曲率变化非连续平滑等造成的非模型化畸变．结合航空摄影测量光学实验室方法与垂线法,以摄像机的成像原理为依据提出基于非成像模型的校准方法,以实现逐像元（甚至亚像素级）畸变的细化修正．实验表明,该校准方法的角度测量精度为±5″,系统不确定度为10×10-6,并可适用于所有的相机和镜头．