高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測(cè)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(pán)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(jì)相應(yīng)的碼盤(pán)尺寸;然后通過(guò)圖像傳感器采集隨軸系轉(zhuǎn)動(dòng)的碼盤(pán)圖樣;微處理器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù),通過(guò)圖形識(shí)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(jì)算亞像素級(jí)的精碼角度信息。zui后由粗碼和精碼組成PILZ光電編碼器測(cè)角數(shù)據(jù)。

高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測(cè)角技術(shù)
為了提高PILZ光電編碼器動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)的穩(wěn)速精度,設(shè)計(jì)了基于永磁無(wú)刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。分析了動(dòng)態(tài)檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)工作時(shí)速度波動(dòng)對(duì)編碼器角度誤差的影響;結(jié)合空間矢量法建立無(wú)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(jì)了驅(qū)動(dòng)電路,以保證電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動(dòng),并可模擬編碼器在實(shí)際應(yīng)用中的各種轉(zhuǎn)動(dòng)方式。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:設(shè)計(jì)的編碼器動(dòng)態(tài)檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在高、低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)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(tái)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)穩(wěn)定,有效降低了速度波動(dòng)對(duì)編碼器誤差檢測(cè)的影響,滿足PILZ光電編碼器動(dòng)態(tài)檢測(cè)的要求。通過(guò)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(cè),應(yīng)用在數(shù)控設(shè)備伺服驅(qū)動(dòng)、速度檢測(cè)、返回參考點(diǎn)及刀位檢測(cè)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(cè)量器件,列舉PILZ光電編碼器防污、防振及防松動(dòng)等措施。結(jié)合PILZ光電編碼器引起數(shù)控機(jī)床報(bào)警、主軸控制、換刀等典型故障現(xiàn)象,分析維修過(guò)程及處理方法,為相關(guān)技術(shù)人員提供參考。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,設(shè)計(jì)碼盤(pán)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(cè)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。