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光电编码器动态检测转台的空间矢量力矩合成驱动系统

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光学精密工程 2014年第4期22卷 979-987页

作者：于海万秋华杜颖财王树洁卢新然中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100039

为了提高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... 详细信息

为了提高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;最后加入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,满足光电编码器动态检测的要求。

关键词：光电编码器动态检测转台无刷直流电机 PI控制空间矢量合成

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光电编码器误差检测转台的动态精度标定

光学精密工程 2016年第11期24卷 2699-2704页

作者：于海万秋华卢新然赵长海梁立辉中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误... 详细信息

由于光电编码器动态检测转台的分辨率、精度和转速都比较高,传统检测手段很难精确标定该类转台的动态精度,故本文开展了转台动态精度标定方法的研究。首先,分析动态转台工作原理,指出了影响转台动态精度的主要因素。然后,研究了动态误差的主要特性,提出了一种基于动态重复性的转台动态精度标定方法。最后,设计了FPGA+USB的数据采集电路,实现了对转台动态精度的标定。对自行研制的转台进行了动态精度标定。标定结果显示:提出的动态精度标定方法能够实现对转台的标定,验证了该转台能够实现对被检编码器的动态检测,解决了研制动态转台时缺少动态检测精度标定方法的难题。

关键词：动态转台光电编码器误差检测动态误差标定

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光电编码器的动态误码检测系统

红外与激光工程 2016年第9期45卷 156-161页

作者：于海万秋华梁立辉王树洁中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了实现对光电编码器在动态状态下的误码检测，提高批量生产时对光电编码器的误码检测速度，设计了光电编码器动态误码检测系统。首先，对光电编码器误码产生原因进行了分析，并对光电编码器误码进行特征识别。其次，针对光电编码器误... 详细信息

为了实现对光电编码器在动态状态下的误码检测，提高批量生产时对光电编码器的误码检测速度，设计了光电编码器动态误码检测系统。首先，对光电编码器误码产生原因进行了分析，并对光电编码器误码进行特征识别。其次，针对光电编码器误码的特征，采用微分方法对光电编码器进行动态误码检测。然后，搭建了光电编码器动态误码检测系统，设计了软硬件电路。最后，对所设计光电编码器动态误码检测系统进行实验验证。实验表明：所设计的动态误码检测系统能够实现对0~8 r/s转速下光电编码器的误码检测，检测结果直观、准确。检测系统极大的提高了批量生产光电编码器时的检验速度。

关键词：光电编码器误码动态检测 USB传输

光电编码器两种精码波形细分方法原理误差对比

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红外与激光工程 2014年第7期43卷 2283-2288页

作者：冯英翘万秋华宋超赵长海孙莹杨守旺中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

光电编码器通常利用细分两路正交的码盘精码信号达到高分辨力的目的,为使细分技术更加完善,对基于三角波和基于正余弦波的两种细分方法进行了专题研究。分别对理想信号中存在直流误差、幅值误差、基波相位误差、高次谐波误差几种典型误... 详细信息

光电编码器通常利用细分两路正交的码盘精码信号达到高分辨力的目的,为使细分技术更加完善,对基于三角波和基于正余弦波的两种细分方法进行了专题研究。分别对理想信号中存在直流误差、幅值误差、基波相位误差、高次谐波误差几种典型误差情况进行了分析,比较两种基于不同波形细分方法的抗干扰能力。实验对精码信号介于正余弦波和三角波之间的编码器进行测试,对于同一台编码器,采用正余弦波细分时精度为36″,采用三角波细分时精度为42″。结果表明:基于正余弦波的细分方法抗干扰能力优于基于三角波的细分方法。对于高精度光电编码器研制和生产时,可利用正余弦波对精码信号进行细分或将实际信号校正至标准正余弦波再细分。

关键词：光电编码器三角波细分正余弦波细分误差

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光电编码器动态误差评估系统

红外与激光工程 2017年第6期46卷 145-150页

作者：周子云于海吉林建筑大学土木工程学院吉林长春130118 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

在批量生产小型光电编码器的过程中,出厂检验不仅要对光电编码器动态误差进行检测,也要对不达标编码器进行误差溯源及修正。在实现对光电编码器高、低转速下的动态误差检测的同时,需要快速的定位光电编码器动态误差超标的原因,使生产者... 详细信息

在批量生产小型光电编码器的过程中,出厂检验不仅要对光电编码器动态误差进行检测,也要对不达标编码器进行误差溯源及修正。在实现对光电编码器高、低转速下的动态误差检测的同时,需要快速的定位光电编码器动态误差超标的原因,使生产者能够根据误差超标原因对编码器进行调校。为此,提出了光电编码器检测方法及评估方法,设计了小型光电编码器动态误差检测及评估系统。首先,从低、中、高频率方面对光电编码器误差组成分析,明确了各频率误差的产生原因;然后,提出了采用AR模型谱估计法对动态误差进行评估的方法,并根据误差评估结果给出误差产生因素判定;最后,设计了小型光电编码器动态误差评估系统,实现了对光电编码器的动态误差检测,并给出误差评估结果。所设计的检测系统工作转速范围为0.5~8 r/s,检测精度优于2″;误差评估系统能够清晰的显示出动态误差在各频率下的均方值,使生产者能够轻易地找到不达标编码器的调校方法。该系统准确可靠、显示直观,为批量生产光电编码器提供了简单有效的检测评估手段。

关键词：现代谱估计动态误差误差评估光电编码器

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光电编码器在深水离岸结构沉降测量中的应用

岩土工程学报 2017年第S1期39卷 187-191页

作者：曹永勇关云飞李文轩南京水利科学研究院岩土工程研究所江苏南京210024

新型桶式结构防波堤是位于开敞式海域的深水离岸结构,对于该结构的沉降监测是原位试验中的一大难题。结合该结构的原位观测试验研究了离岸深水结构沉降的量测技术,利用光电编码器实现了沉降观测,并通过与同步实施的GNSS变形监测系统的... 详细信息

新型桶式结构防波堤是位于开敞式海域的深水离岸结构,对于该结构的沉降监测是原位试验中的一大难题。结合该结构的原位观测试验研究了离岸深水结构沉降的量测技术,利用光电编码器实现了沉降观测,并通过与同步实施的GNSS变形监测系统的结果进行对比,证明了将光电编码器用到深水离岸结构的沉降测量中是可行的,其测量精度受被测结构的倾角影响较大。开发了适用于开敞式离岸深水结构的自动化测试系统,利用该系统实现了沉降测量和数据传输。

关键词：深水离岸结构光电编码器沉降测量自动化测量系统

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一种光电编码器转角精度检测方法的误差分析

中国激光 2013年第8期40卷 154-159页

作者：张桂林姜涛李敏长春理工大学机电工程学院吉林长春130022

针对高精度光电编码器转角精度的检测,提出了一种基于双频激光干涉仪的光电编码器转角精度检测方法,并研制了相应的检测装置。该装置以步进电机为驱动元件,通过减速机构带动被检编码器和角度基准旋转,以Renishaw双频激光干涉仪为角度基... 详细信息

针对高精度光电编码器转角精度的检测,提出了一种基于双频激光干涉仪的光电编码器转角精度检测方法,并研制了相应的检测装置。该装置以步进电机为驱动元件,通过减速机构带动被检编码器和角度基准旋转,以Renishaw双频激光干涉仪为角度基准检测仪器,使用Renishaw RX10回转轴校准组件为角度旋转基准,检测精度达1.36″。分别使用该装置和传统手动检测装置对21bit绝对式编码器进行精度检测对比实验,结果表明,该装置是可行的,且在检测效率、检测精度上均高于传统检测装置。

关键词：激光光学双频激光干涉仪光电编码器转角精度

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耐高温增量式光电编码器的研制

光学精密工程 2019年第7期27卷 1458-1464页

作者：韩庆阳陈赟张红胜高胜英张晰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

为了在高温环境下测量角位移,研制了一种基于光纤的耐高温增量式光电编码器。针对高温工作环境提出利用耐高温的光纤传输光,在常温环境中采用FPGA处理增量式编码器的电信号,并通过USB传输角度信息;分析光源光束准直度对光电编码器的影响... 详细信息

为了在高温环境下测量角位移,研制了一种基于光纤的耐高温增量式光电编码器。针对高温工作环境提出利用耐高温的光纤传输光,在常温环境中采用FPGA处理增量式编码器的电信号,并通过USB传输角度信息;分析光源光束准直度对光电编码器的影响,提出采用LED凸透镜光纤耦合的方式获得平行光;最后,使用自准直平行光管和23面体检测精度,并对比LED凸透镜耦合方式和直接耦合方式的精度。实验结果表明:该系统在100℃的高温环境下工作正常,编码器头部外型尺寸为62mm×42mm,分辨力为0.3″,精度3σ=13.55″;与LED直接耦合方式相比精度提高了20.8%,满足高温环境下角位移测量的需求。

关键词：光电编码器光纤耐高温 LED凸透镜光纤耦合增量式 FPGA+USB

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绝对式光电编码器动态误差采集系统

红外与激光工程 2013年第7期42卷 1809-1814页

作者：于海万秋华杨守旺赵长海卢新然中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

在绝对式小型光电编码器动态特性检测中,为了对匀速变速转动下编码器的高速误差进行数据采集,提出了编码器误差数据准确采集方法,并设计了绝对式光电编码器动态误差采集系统。首先,通过对被测编码器输出角度数据所表达真实角度准确时刻... 详细信息

在绝对式小型光电编码器动态特性检测中,为了对匀速变速转动下编码器的高速误差进行数据采集,提出了编码器误差数据准确采集方法,并设计了绝对式光电编码器动态误差采集系统。首先,通过对被测编码器输出角度数据所表达真实角度准确时刻的分析,提出了编码器误差数据的准确采集时刻是在编码器输出数据变化的边沿时刻。然后,通过对误差采集时采集数据量、采集速度及传输速度的分析,确定了以FPGA+USB设计制作硬件电路,实现编码器误差数据的全分辨率采集。最后,通过计算机软件实现对误差数据的计算、显示和打印。经过实验,系统可以高速、准确地采集到快速转动下编码器所有角度的误差数据,能够满足小型绝对式光电编码器动态特性检测的要求。系统具有采集数据高速、准确等优点。可以实现对90 r/min以下转速的16位编码器的数据采集。

关键词：光电编码器动态检测误差采集 FPGA+USB