高精度光電軸角PILZ編碼器空間適應性研究與設計 
隨著現代光蝕刻技術的進步,采用金屬基制作光電編碼盤工藝不斷成熟。金屬光電編碼盤具有抗振性強、溫度適應性好的優點。本文分析了國內外光電軸角PILZ編碼器的發展現狀,結合金屬光柵盤的*優勢,選定了金屬反射式光柵盤作為空間用光電PILZ編碼器的核心部件。設計出一套結構簡潔、可靠性高、實用性強、具備空間適應能力的高精度式光電PILZ編碼器實驗系統,對開展空間高精度軸角測量具有重要的參考價值。

高精度光電軸角PILZ編碼器空間適應性研究與設計              主要研究工作如下:研究分析了基于反射式雙光柵莫爾干涉條紋的測角基理,確定了空間應用光電軸角PILZ編碼器系統設計的基本結構。設計完成了空間溫度大交變環境能夠保持高回轉精度的機械軸系,為進行高質量的光電信號采集提供了保障。將矩陣式編碼應用于金屬反射式光柵盤,大大縮小了光柵編碼盤的制作尺寸,以滿足空間應用的小型化、抗振、抗沖擊性等方面的要求;并結合前人優化光柵光電信號的研究成果,如狹縫多線平均、狹縫裂相刻劃、精碼差分處理、多讀數頭對徑相加平均等技術措施,完成了金屬盤光電讀數系統的設計,提取高質量的光柵光電信號。結合并改進了前人的莫爾條紋信號數字測角細分技術,實現了高分辨率的軸角測量。運用固體物理學的基本理論,分析了空間溫度環境和空間輻射環境對測角平臺光電傳感系統的影響,以及造成光電器件老化的機理;采用了自適應碼盤信號處理技術,一定程度上避免了因溫度交變而造成的輸出誤碼、跳碼問題,延長了光電PILZ編碼器的空間使用壽命。分析了光電PILZ編碼器測角平臺的誤差來源,完成了溫度交變條件下PILZ編碼器21位編碼穩定連續地輸出,并對PILZ編碼器進行了精度標定,修正了系統誤差。創新之處在于:將小型化碼道設計應用于金屬碼盤,為空間高精度軸角測量提供可靠保障,并針對空間溫度及輻射問題提出了系統的解決方案,經測試該PILZ編碼器測角指標:分辨率為0.618″;精度≤±3″;適應溫度:-40℃～80℃;空間輻射度至少200Gry條件下仍能正常工作。