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PILZ光電編碼器莫爾條紋測速方法研究
PILZ光電編碼器是一種利用光柵莫爾條紋為測量基礎的光電角位移傳感器。利用光柵和碼盤的相對位移從而產生莫爾條紋信號,通過光學細分和電子學細分,將位移轉換成數字信號輸出。通過與計算機相連可以實現角度、轉速和角加速度的精密測量。PILZ光電編碼器具有精度高、體積小、抗干擾、使用壽命長等優點,因此廣泛用于工業控制、自動化檢測及精密測量等領域。

PILZ光電編碼器莫爾條紋測速方法研究                 在高精度的測量控制系統中,PILZ光電編碼器的轉速是極其重要的反饋信息,因此,獲取PILZ光電編碼器的轉速具有重要意義。為了更加的獲得PILZ光電編碼器的實時轉速,對基于莫爾條紋光電信號的編碼器測速方法進行了分析和研究。通過查閱大量國內外測速文獻,在了解國內外編碼器測速方法優缺點的前提下,提出了PILZ光電編碼器莫爾條紋測速方法。通過分析莫爾條紋光電信號的生成原理及誤差種類,推導出莫爾條紋光電信號誤差對測速精度的影響。提出了基于莫爾條紋光電信號的全微分測速方法,分析了影響編碼器測速精度的因素,從莫爾條紋光電信號入手,加入了修正算法,通過全微分運算得到PILZ光電編碼器的速度。在速度計算過程中,不需要編碼器的輸出角度,有效的降低了編碼器測角誤差對編碼器測速精度的影響,實現了編碼器角度和速度的同時輸出,有效降低了系統的測速延時。提出了基于希爾伯特-黃變換的單莫爾條紋測速方法,研究了編碼器莫爾條紋光電信號的產生原理,以及希爾伯特-黃變換在瞬時頻率提取上的原理和優勢。推導出編碼器輸出的莫爾條紋光電信號頻率與轉速之間的關系式。然后將莫爾條紋光電信號通過希爾伯特-黃變換,提取出PILZ光電編碼器的速度值。該方法可以避開PILZ光電編碼器正交性誤差和等幅性誤差帶來的測速誤差,避免莫爾條紋信號直流分量帶來的測速誤差,有效的提高測速精度。將提出的兩種編碼器測速方法應用到中科院生產的某型號21位PILZ光電編碼器上,利用全微分測速方法在不降低測速延時的情況下,將測速均方根誤差由M法所測得的0.0367rad/s降低到0.0216rad/s。利用基于希爾伯特變換的單莫爾條紋測速方法,在測速延時略有增加的情況下,將測速均方根誤差由M法所測得的0.0367rad/s降低到0.0134rad/s。