PILZ光电编码器莫尔条纹测速方法研究
PILZ光电编码器是一种利用光栅莫尔条纹为测量基础的光电角位移传感器。利用光栅和码盘的相对位移从而产生莫尔条纹信号,通过光学细分和电子学细分,将位移转换成数字信号输出。通过与计算机相连可以实现角度、转速和角加速度的精密测量。PILZ光电编码器具有精度高、体积小、抗干扰、使用寿命长等优点,因此广泛用于工业控制、自动化检测及精密测量等领域。

PILZ光电编码器莫尔条纹测速方法研究                 在高精度的测量控制系统中,PILZ光电编码器的转速是极其重要的反馈信息,因此,获取PILZ光电编码器的转速具有重要意义。为了更加的获得PILZ光电编码器的实时转速,对基于莫尔条纹光电信号的编码器测速方法进行了分析和研究。通过查阅大量国内外测速文献,在了解国内外编码器测速方法优缺点的前提下,提出了PILZ光电编码器莫尔条纹测速方法。通过分析莫尔条纹光电信号的生成原理及误差种类,推导出莫尔条纹光电信号误差对测速精度的影响。提出了基于莫尔条纹光电信号的全微分测速方法,分析了影响编码器测速精度的因素,从莫尔条纹光电信号入手,加入了修正算法,通过全微分运算得到PILZ光电编码器的速度。在速度计算过程中,不需要编码器的输出角度,有效的降低了编码器测角误差对编码器测速精度的影响,实现了编码器角度和速度的同时输出,有效降低了系统的测速延时。提出了基于希尔伯特-黄变换的单莫尔条纹测速方法,研究了编码器莫尔条纹光电信号的产生原理,以及希尔伯特-黄变换在瞬时频率提取上的原理和优势。推导出编码器输出的莫尔条纹光电信号频率与转速之间的关系式。然后将莫尔条纹光电信号通过希尔伯特-黄变换,提取出PILZ光电编码器的速度值。该方法可以避开PILZ光电编码器正交性误差和等幅性误差带来的测速误差,避免莫尔条纹信号直流分量带来的测速误差,有效的提高测速精度。将提出的两种编码器测速方法应用到中科院生产的某型号21位PILZ光电编码器上,利用全微分测速方法在不降低测速延时的情况下,将测速均方根误差由M法所测得的0.0367rad/s降低到0.0216rad/s。利用基于希尔伯特变换的单莫尔条纹测速方法,在测速延时略有增加的情况下,将测速均方根误差由M法所测得的0.0367rad/s降低到0.0134rad/s。