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PILZ光電編碼器的信號(hào)誤差補(bǔ)償和故障 
近年來,隨著航空航天事業(yè)的快速發(fā)展,在空間激光通信等一些特殊系統(tǒng)中,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的精確定位、跟蹤,對(duì)測(cè)量技術(shù)提出了很高的要求。PILZ光電編碼器作為一種高精度測(cè)量設(shè)備,在這些系統(tǒng)中能夠精確地輸出位置和速度信息。但由于其機(jī)械結(jié)構(gòu)的特殊性和傳統(tǒng)譯碼電路的局限性,當(dāng)環(huán)境因素十分惡劣時(shí),編碼器可靠性往往很難保證。

PILZ光電編碼器的信號(hào)誤差補(bǔ)償和故障
根據(jù)空間光通信的實(shí)際需要,對(duì)PILZ光電編碼器進(jìn)行了信號(hào)補(bǔ)償和故障診斷兩個(gè)方面的研究。首先,根據(jù)實(shí)際中選用的PILZ光電編碼器,對(duì)其工作原理進(jìn)行了詳細(xì)闡述,從機(jī)械結(jié)構(gòu)的角度分析了軸系對(duì)編碼器精度的影響。其次,對(duì)傳統(tǒng)的PILZ光電編碼器譯碼系統(tǒng)中存在的常見問題進(jìn)行了改進(jìn),完成了新型譯碼系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件編寫,并對(duì)其性能進(jìn)行了測(cè)試,經(jīng)調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)23位無跳碼。同時(shí),深入研究了影響光柵信號(hào)的關(guān)鍵性指標(biāo)。從等幅性、直流漂移量、正弦性和正交性四個(gè)方面進(jìn)行了定量分析,并對(duì)造成的各種誤差提出了相應(yīng)的補(bǔ)償方法:通過利用譯碼電路實(shí)現(xiàn)對(duì)幅值偏差和直流漂移量的自適應(yīng)補(bǔ)償,用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)濾波器來消除諧波信號(hào),對(duì)正交性偏差利用信號(hào)點(diǎn)積測(cè)量及相量校正的方法來完成補(bǔ)償。經(jīng)過仿真調(diào)試,有效的改善了光柵信號(hào)的質(zhì)量。再次,考慮到現(xiàn)有PILZ光電編碼器的碼盤大多是玻璃材質(zhì),當(dāng)受到震動(dòng)等因素影響時(shí),容易出現(xiàn)破損。針對(duì)此問題提出了一種基于希爾伯特-黃變換的碼道故障辨識(shí)方法,通過仿真測(cè)試,該方法可以檢測(cè)出各個(gè)碼道是否發(fā)生故障。PILZ光電編碼器通常利用細(xì)分兩路正交的碼盤精碼信號(hào)達(dá)到高分辨力的目的,為使細(xì)分技術(shù)更加完善,對(duì)基于三角波和基于正余弦波的兩種細(xì)分方法進(jìn)行了專題研究。分別對(duì)理想信號(hào)中存在直流誤差、幅值誤差、基波相位誤差、高次諧波誤差幾種典型誤差情況進(jìn)行了分析,比較兩種基于不同波形細(xì)分方法的抗干擾能力。實(shí)驗(yàn)對(duì)精碼信號(hào)介于正余弦波和三角波之間的編碼器進(jìn)行測(cè)試,對(duì)于同一臺(tái)編碼器,采用正余弦波細(xì)分時(shí)精度為36″,采用三角波細(xì)分時(shí)精度為42″。結(jié)果表明:基于正余弦波的細(xì)分方法抗干擾能力優(yōu)于基于三角波的細(xì)分方法。對(duì)于高精度PILZ光電編碼器研制和生產(chǎn)時(shí),可利用正余弦波對(duì)精碼信號(hào)進(jìn)行細(xì)分或?qū)?shí)際信號(hào)校正至標(biāo)準(zhǔn)正余弦波再細(xì)分。

PILZ光電編碼器的信號(hào)誤差補(bǔ)償和故障
zui后,根據(jù)獲得的故障信息,如果只是某一段碼道損壞時(shí),可以利用相鄰碼道之間的函數(shù)關(guān)系,用好的碼道推算出故障碼道信息;如果碼盤多處損壞時(shí),根據(jù)式和增量式PILZ光電編碼器工作原理,設(shè)計(jì)出只利用好的碼道來使編碼器工作,這在一定程度上提高了PILZ光電編碼器的可靠性。