高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測角技術(shù)
為實(shí)現(xiàn)面陣圖像式PILZ光電編碼器的小型化及高分辨力,研究了面陣圖像式PILZ光電編碼器的碼盤編碼和基于圖像處理技術(shù)的精碼細(xì)分算法。首先根據(jù)PILZ光電編碼器的性能指標(biāo)要求設(shè)計相應(yīng)的碼盤尺寸;然后通過圖像傳感器采集隨軸系轉(zhuǎn)動的碼盤圖樣;微處理器接收圖像數(shù)據(jù),通過圖形識別算法得到粗碼角度,并采用改進(jìn)的基準(zhǔn)線質(zhì)心算法,計算亞像素級的精碼角度信息。zui后由粗碼和精碼組成PILZ光電編碼器測角數(shù)據(jù)。

高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測角技術(shù)
為了提高PILZ光電編碼器動態(tài)檢測技術(shù)的穩(wěn)速精度,設(shè)計了基于永磁無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)臺驅(qū)動系統(tǒng)。分析了動態(tài)檢測轉(zhuǎn)臺工作時速度波動對編碼器角度誤差的影響;結(jié)合空間矢量法建立無刷電機(jī)三相繞組的力矩合成模型,使合成力矩在空間內(nèi)任意位置幅值相同;zui后加入PI控制器,并利用DSP+CPLD設(shè)計了驅(qū)動電路,以保證電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動,并可模擬編碼器在實(shí)際應(yīng)用中的各種轉(zhuǎn)動方式。實(shí)驗結(jié)果表明:設(shè)計的編碼器動態(tài)檢測轉(zhuǎn)臺驅(qū)動系統(tǒng)在高、低速轉(zhuǎn)動時都能保持恒定的轉(zhuǎn)矩輸出,系統(tǒng)穩(wěn)速精度高,穩(wěn)態(tài)誤差小于±1(°)/s。另外,轉(zhuǎn)臺驅(qū)動系統(tǒng)轉(zhuǎn)動穩(wěn)定,有效降低了速度波動對編碼器誤差檢測的影響,滿足PILZ光電編碼器動態(tài)檢測的要求。通過光電轉(zhuǎn)換,PILZ光電編碼器將工作軸上機(jī)械位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字,用于位移、速度及加速度等物理量檢測,應(yīng)用在數(shù)控設(shè)備伺服驅(qū)動、速度檢測、返回參考點(diǎn)及刀位檢測等方面。根據(jù)PILZ光電編碼器軸伸端軸向和徑向不能受力特點(diǎn),提出其安裝方法。由于PILZ光電編碼器集光、機(jī)、電于一體,屬于精密測量器件,列舉PILZ光電編碼器防污、防振及防松動等措施。結(jié)合PILZ光電編碼器引起數(shù)控機(jī)床報警、主軸控制、換刀等典型故障現(xiàn)象,分析維修過程及處理方法,為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。實(shí)驗結(jié)果表明,設(shè)計碼盤直徑為45 mm的面陣圖像式PILZ光電編碼器,在不配備光學(xué)鏡頭的前提下,采用研究的精碼細(xì)分技術(shù),可實(shí)現(xiàn)4 096份細(xì)分,測角分辨力達(dá)到5″,角度誤差峰峰值為61″。該面陣圖像式PILZ光電編碼器和精碼細(xì)分技術(shù)可以提高編碼器的分辨力,縮小編碼器體積,減輕重量。適用于航空航天領(lǐng)域?qū)π⌒突疨ILZ光電編碼器的需求。