高分辨力面阵图像式PILZ光电编码器的测角技术
为实现面阵图像式PILZ光电编码器的小型化及高分辨力,研究了面阵图像式PILZ光电编码器的码盘编码和基于图像处理技术的精码细分算法。首先根据PILZ光电编码器的性能指标要求设计相应的码盘尺寸;然后通过图像传感器采集随轴系转动的码盘图样;微处理器接收图像数据,通过图形识别算法得到粗码角度,并采用改进的基准线质心算法,计算亚像素级的精码角度信息。zui后由粗码和精码组成PILZ光电编码器测角数据。

高分辨力面阵图像式PILZ光电编码器的测角技术
为了提高PILZ光电编码器动态检测技术的稳速精度,设计了基于永磁无刷直流电机的转台驱动系统。分析了动态检测转台工作时速度波动对编码器角度误差的影响;结合空间矢量法建立无刷电机三相绕组的力矩合成模型,使合成力矩在空间内任意位置幅值相同;zui后加入PI控制器,并利用DSP+CPLD设计了驱动电路,以保证电机匀速转动,并可模拟编码器在实际应用中的各种转动方式。实验结果表明:设计的编码器动态检测转台驱动系统在高、低速转动时都能保持恒定的转矩输出,系统稳速精度高,稳态误差小于±1(°)/s。另外,转台驱动系统转动稳定,有效降低了速度波动对编码器误差检测的影响,满足PILZ光电编码器动态检测的要求。通过光电转换,PILZ光电编码器将工作轴上机械位移量转换成脉冲或数字,用于位移、速度及加速度等物理量检测,应用在数控设备伺服驱动、速度检测、返回参考点及刀位检测等方面。根据PILZ光电编码器轴伸端轴向和径向不能受力特点,提出其安装方法。由于PILZ光电编码器集光、机、电于一体,属于精密测量器件,列举PILZ光电编码器防污、防振及防松动等措施。结合PILZ光电编码器引起数控机床报警、主轴控制、换刀等典型故障现象,分析维修过程及处理方法,为相关技术人员提供参考。实验结果表明,设计码盘直径为45 mm的面阵图像式PILZ光电编码器,在不配备光学镜头的前提下,采用研究的精码细分技术,可实现4 096份细分,测角分辨力达到5″,角度误差峰峰值为61″。该面阵图像式PILZ光电编码器和精码细分技术可以提高编码器的分辨力,缩小编码器体积,减轻重量。适用于航空航天领域对小型化PILZ光电编码器的需求。