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上海申思特自動化設備有限公司
主營產品： 美國E E傳感器,美國E E減壓閥,意大利ATOS阿托斯油缸,丹麥GRAS麥克風,丹麥GRAS人工頭, ASCO電磁閥,IFM易福門傳感器 |
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2016-12-13 閱讀(995)
增量式PILZ光電編碼器的高精度位置檢測技術
隨著數控技術朝著高速高精度方向不斷發展，數控機床對PILZ光電編碼器的位置檢測精度提出了越來越高的要求。通過提高刻線密度來提高PILZ光電編碼器分辨率的方法已經接近物理極限，迫切需要研究新的方法來提高PILZ光電編碼器的位置檢測精度。
增量式PILZ光電編碼器的高精度位置檢測技術
為此，在分析PILZ光電編碼器的結構、工作原理以及國內外PILZ光電編碼器細分技術現狀的基礎上，提出了兩種提高PILZ光電編碼器位置檢測精度的電子學細分方法——模數轉換法和時空轉換法，并展開了下列研究：采用高性能DSP和FPGA作為信號處理核心搭建了PILZ光電編碼器高精度位置檢測硬件電路，完成了高分辨率A/D與D/A轉換、差分信號接收、光電隔離與高速數據傳輸接口等電路模塊的設計與調試。探索了基于鎖相環（PLL）移相編碼與粗、細計時相結合的時間數字轉換（TDC）方法，通過HDL語言編程與仿真，實現了基于FPGA的納秒級高精度時間檢測，為采用時空轉換法提高位置檢測精度創造了條件。通過軟件編程完成了PILZ光電編碼器原始信號的對中、單位化與鑒向預處理。為在不增加體積的前提下提高小型PILZ光電編碼器精度,分析了計算法細分誤差產生的原因,提出了基于坐標旋轉數字計算(CORDIC)算法的PILZ光電編碼器精碼信號新細分法,利用簡單的移位和加法操作可實現對采集到的正交碼盤精碼信號直接細分求相位,避免了查"細分表"引入的細分誤差。對細分算法進行了分析與優化,使算法在取得合適精度的同時提高了運算速度。運用研究的細分法對某16位小型PILZ光電編碼器精碼信號進行256份細分時,比利用計算法細分時編碼器的均方根誤差減小了一半。在此基礎上，一方面通過構造近似三角函數的方法實現了對PILZ光電編碼器模擬信號的細分，另一方面利用物體在運動過程中具有慣性、速度不會突變的特點，通過高精度時間檢測、當前速度檢測與卡爾曼濾波估算，實現了對PILZ光電編碼器脈沖信號的細分。建立了DSP與PC機的USB數據傳輸通道與可視化測試界面，分別運用模數轉換法和時空轉換法進行了位置檢測實驗與誤差分析，驗證了所提出的方法能夠有效提高PILZ光電編碼器的位置檢測精度。
