高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測角技術
為實現面陣圖像式PILZ光電編碼器的小型化及高分辨力,研究了面陣圖像式PILZ光電編碼器的碼盤編碼和基于圖像處理技術的精碼細分算法。首先根據PILZ光電編碼器的性能指標要求設計相應的碼盤尺寸;然后通過圖像傳感器采集隨軸系轉動的碼盤圖樣;微處理器接收圖像數據,通過圖形識別算法得到粗碼角度,并采用改進的基準線質心算法,計算亞像素級的精碼角度信息。zui后由粗碼和精碼組成PILZ光電編碼器測角數據。

高分辨力面陣圖像式PILZ光電編碼器的測角技術
為了提高PILZ光電編碼器動態檢測技術的穩速精度,設計了基于永磁無刷直流電機的轉臺驅動系統。分析了動態檢測轉臺工作時速度波動對編碼器角度誤差的影響;結合空間矢量法建立無刷電機三相繞組的力矩合成模型,使合成力矩在空間內任意位置幅值相同;zui后加入PI控制器,并利用DSP+CPLD設計了驅動電路,以保證電機勻速轉動,并可模擬編碼器在實際應用中的各種轉動方式。實驗結果表明:設計的編碼器動態檢測轉臺驅動系統在高、低速轉動時都能保持恒定的轉矩輸出,系統穩速精度高,穩態誤差小于±1(°)/s。另外,轉臺驅動系統轉動穩定,有效降低了速度波動對編碼器誤差檢測的影響,滿足PILZ光電編碼器動態檢測的要求。通過光電轉換,PILZ光電編碼器將工作軸上機械位移量轉換成脈沖或數字,用于位移、速度及加速度等物理量檢測,應用在數控設備伺服驅動、速度檢測、返回參考點及刀位檢測等方面。根據PILZ光電編碼器軸伸端軸向和徑向不能受力特點,提出其安裝方法。由于PILZ光電編碼器集光、機、電于一體,屬于精密測量器件,列舉PILZ光電編碼器防污、防振及防松動等措施。結合PILZ光電編碼器引起數控機床報警、主軸控制、換刀等典型故障現象,分析維修過程及處理方法,為相關技術人員提供參考。實驗結果表明,設計碼盤直徑為45 mm的面陣圖像式PILZ光電編碼器,在不配備光學鏡頭的前提下,采用研究的精碼細分技術,可實現4 096份細分,測角分辨力達到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分技術可以提高編碼器的分辨力,縮小編碼器體積,減輕重量。適用于航空航天領域對小型化PILZ光電編碼器的需求。