小型光电编码器自动检测系统

设计了小型光电编码器自动检测系统,用于准确快速地检测小型光电轴角编码器的误差。采用21位高精度光电编码器作为角度基准来检测低精度的小型光电编码器。用控制系统转动编码器,此时高精度编码器与被检编码器之差即为小型编码器在该位置的误差。检测完毕,根据需要将编码器的误差通过USB接口传输给上位机保存并进行深度分析。采用该系统检测某型号的15位编码器,得到的均方差为29.1″,而传统方法检测的误差均方差为28.5″,表明设计的检测系统满足检测精度要求。     

基于坐标旋转数字计算算法的小型光电编码器细分

为在不增加体积的前提下提高小型光电编码器精度,分析了计算法细分误差产生的原因,提出了基于坐标旋转数字计算(CORDIC)算法的光电编码器精码信号新细分法,利用简单的移位和加法操作可实现对采集到的正交码盘精码信号直接细分求相位,避免了查"细分表"引入的细分误差。对细分算法进行了分析与优化,使算法在取得合适精度的同时提高了运算速度。运用研究的细分法对某16位小型光电编码器精码信号进行256份细分时,比利用计算法细分时编码器的均方根误差减小了一半。实验结果表明,研究的新细分法可直接对光电编码器精码信号进行高精度细分,对于研制小型化、高精度光电编码器具有重要意义。     

高精度绝对式光电轴角编码器

本文介绍高精度绝对式19-bit、21-bit光电轴角编码器的工作原理、具体结构、精度和可靠性等.采用移相电阻链细分和分段多次校正的方法对提高绝对式编码器的分辨率、精度和可靠性是有效的手段之一.检测结果:19-bit编码器的分辨率准确度σ=±0.6″ ,测角准确变σ=±1.2″;21-bit编码器的分辨率准确度σ=±0.2″,测角准确度,σ=±0.62″.其中,19-bit绝对式编码器早已用于光测设备中.     

高精度基准平面建立方法分析

基准平面的确立,是进行表面参数评定的基础;建立理想的基准平面,在几何量形位公差检测及相关工程测量方面具有重要作用.为了建立高精度的激光扫描基准平面,对扫描平面形成过程中光束的传播进行了详细分析;根据光学矢量反射定律,推导出了扫描误差的理论公式;在此基础上揭示了误差补偿的基本原理,导出了用于补偿扫描机构产生的扫描误差的理论公式;提出了据此准则进行设计的扫描机构的模型.分析表明,用激光及其扫描装置建立光学基准面时,扫描误差是不可避免的,这种误差不加补偿,则最终将引入基准光学平面影响基准精度,进而降低参数的评定精度;借助于所推导的误差补偿公式,是可以补偿这种误差的,这对于建立高精度的扫描基准平面具有理论指导意义.     

利用神经网络提高编码器精度的方法

介绍了编码器误差的构成及特点，针对系统误差的分布规律与特点提出了基于神经网络的误差修正方法。采用非线性逼近精度较高的径向基函数神经网络，以采样点的角度值作为网络的输人样本，以高精度检测编码器的检测值作为学习目标建立了误差修正模型。实验结果表明，采用此种方法可将编码器的精度提高至原来的3倍以上，可有效地改善编码器的系统精度。     

基于运动控制技术的编码器自动检测系统

为了改进编码器误差检测方法,提高检测效率,基于对光电轴角编码器误差检测现状的分析,设计了一种编码器误差自动检测系统。介绍了自动检测系统的工作原理,系统的硬件设计和软件设计。利用运动和全闭环控制技术,以24位高精度增量式光电轴角编码器为反馈元件,该自动检测系统可自动完成对编码器测试点的定位、数据获取和误差数据分析,定位精度为2″,可以检测18位以下各类光电轴角编码器的误差,检测效率是标准检测装置的6倍。该实验结果验证了方案的可行性。     

图像式光电编码器的测角技术及其硬件实现

为提高光电编码器的分辨力,并缩小体积,提出一种基于图像处理技术的面阵图像式光电编码器。根据光电编码器的性能指标要求设计了光学码盘;然后,通过互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器采集旋转码盘的图案,由复杂可编程逻辑控件(CPLD),数字信号处理器(DSP)组成的处理电路接收图像数据,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。最后由粗码和精码组成光电编码器测角数据。实验结果表明,设计码盘直径为45mm的图像式光电编码器,在不配备光学镜头的前提下,采用精码细分技术,可实现4096份细分,测角分辨力达到5″,角度测量误差峰峰值为51″。且改进质心算法能有效地抑制噪声,提高测量精度。该图像式编码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。满足航空航天领域对小型化光电编码器的需求。     

一种冷水式空调机组及其水温检测方法

本文基于冷水式空调机组系统原理及水温控制需求,设计了一种Pt1000铂电阻温度传感器水温检测电路及其检测方法。通过对硬件电路器件精度、外接Pt1000引线电阻等造成的误差分析,采用自动温度补偿手段对Pt1000采集温度值进行校正,消除了各因素引起的误差。通过在冷水式空调机组试验和环温对水温检测的影响试验,结果表明,Pt1000铂电阻传感器采集的温度经温度补偿,精度≤±0.05℃,可满足冷水式空调机组水温高精度采集工况的需求,控制精确,运行范围广,性能较稳定、可靠,提高了用户体验。     

绝对式光电编码器测角误差自动检测系统

光电编码器测角误差的检测是编码器在研制和生产过程中必不可少的工作。目前,人工手动检测装置检测过程复杂、效率较低,耗时较长,很难用于批量生产的产品检测。为了弥补现有手动检测装置的不足,以自准直仪-多面棱体组合作为测量基准,以步进电机和STM32来实现自动化,设计了一种绝对式光电编码器测角误差的自动检测系统。阐述了系统的检测原理及软硬件设计,分析并计算了系统精度,其扩展不确定度为1.6″。对同一编码器进行手动和自动检测后,结果分别为6.3″和7.3″,实验表明检测系统自动检测结果准确。通过本系统进行检测,检测过程无需人工操作,效率较高,在光电编码器的批量检测中,可以体现出本系统的优势;此外,相较于传统的人工手动检测,通过本系统进行检测更能反映编码器在实际工作中低速转动时角度位置精度的真实情况。     

基于平面导航系的极区传递对准算法研究

针对极区经线快速收敛导致基于传统导航坐标系的传递对准模型和误差方程不适用的问题,提出了基于平面导航力学编排的极区传递对准算法,并设计了"速度+姿态"匹配的传递对准滤波模型。该算法基于Kalman滤波最优估计理论,利用舰艇主惯导高精度姿态、速度信息对局部基准姿态失准角进行估计补偿,以达到局部基准极区动基座条件下快速初始对准的目的。仿真结果表明,在中海况条件下,局部基准可在20s内完成方位精度为5′、水平姿态精度为3′的初始对准。     

光电编码器单莫尔条纹测速方法

为了提高编码器的测速精度,研究了基于希尔伯特-黄变换的光电编码器单莫尔条纹测速方法。首先,利用AD采集编码器的单路莫尔条纹光电信号,并将信号序列通过EMD变换,滤除直流分量;然后,利用希尔伯特变换求出信号的相位变化,并通过差分运算求取信号的瞬时频率;最后,结合编码器的具体参数求取编码器的转速。实验结果表明:对某21位编码器进行测速实验,测速误差均方差由0.022 4 rad/s降低到0.013 4 rad/s。此方法测速稳定性高,抗干扰能力强,可用于速度精度要求较高的测速场合。     

T型架光电经纬仪动态精度检测方法的研究与应用

根据动态精度靶标的机械结构和由a,b,θ角计算出来的光电经纬仪回转中心的空间位置,结合T型架光电经纬仪的机构特点,采用偏心的方法对其进行动态精度的检测。通过对某型号光电经纬仪的实际检测,验证了该方法的正确性。     

系留升空平台光电探测目标的坐标转换误差分析

系留升空平台的目标定位技术在军民领域中具有广泛的应用,定位精度的高低已成为评价无人机、系留升空平台综合性能的一项重要指标。开展了无人升空平台光电探测系统的精度测试研究,对目标高精度定位误差进行分析,推导出光电探测系统误差转换模型,对误差转换坐标进行仿真验证。运用蒙特卡罗思想, 综合分析了升空载荷光电探测系统中各误差参数对定位精度的影响,提出了提高目标高精度定位精度的改进方法,为无人升空平台光电吊舱的目标定位精度、光电吊舱的高精密设计提供了理论基础。     

光电经纬仪动态测角精度随机误差检测方法研究

为了实现光电经纬仪动态测角精度随机误差的检测,进一步提高光电经纬仪的检测能力,进行了光电经纬仪动态测角精度随机误差的研究。基于布尔萨坐标转换原理,通过严格理论推导,得到动靶标方位值和俯仰值的理论公式。以光电经纬仪的方位角A、俯仰角E以及采样时间t等基本参数为基础,结合动靶标方位值和俯仰值的理论公式,得到A和E的理论真值,再与光电经纬仪测得值A和E进行比较,得到光电经纬仪动态测角精度随机误差。提出一种检测光电经纬仪的动态测角精度随机误差的新方法,为光电经纬仪动态测角精度随机误差的测量提供了新的思路。     

成像光谱仪扫描镜运动准确度测量

扫描镜的运动准确度直接影响成像光谱仪对地运动补偿效果,为此研制了一套扫描镜运动准确度测试设备对其进行测量.首先分析了扫描镜的运动补偿原理,从理论上给出了运动补偿曲线;随后以15 m地面像元分辨率和系统调制传递函数下降2%作为依据分别确定了扫描镜的位置和速度准确度要求,列出了扫描镜运动补偿倍数与相对转速误差的关系.基于检定设备1/3法则提出了扫描镜运动准确度测试设备技术指标要求,接着以0.8″绝对式光电编码器为核心建立了一套扫描镜运动准确度测试装置,并从测试方法误差和编码器测角误差两方面对测试装置测角和测速准确度进行了详细分析;最后采用研制的测试装置对扫描镜的运动准确度进行了测量试验.试验结果表明扫描镜位置准确度优于3″±1.2″,4倍补偿时速度准确度为5.6%±1.29%,6倍补偿时速度准确度为3.85%±1.29%,满足成像光谱仪对扫描镜运动准确度要求.外场成像图像证明本文提出的扫描镜运动准确度测量方法及设备可用于成像光谱仪扫描镜的性能检测与验收.     

拼接式编码器测角误差分析及试验

根据望远镜测角系统的精度需求,分析了影响拼接式编码器测角精度的误差源,以及多读数头测角消差原理,确定了采用相位相差90°的4读数头的测角方式。在某望远镜方位轴系转台进行了逆时针和顺时针方向的测角试验,通过对测角数据进行谐波分析并补偿后,得到两组实验测角误差RMS分别为0.34"、0.38"。实验表明,相位相差90°的均布4读数头的测角方式消除了由轴系误差、编码器安装位置误差和钢带安装盘部分圆度误差对测角精度的影响,实现了亚角秒级测角的目的。研究结果可用于大口径望远镜设计阶段的误差分析与分配、预估测角精度,为降低设计和加工误差提供参考。     

光电编码器故障诊断技术研究现状与展望

光电编码器是以高精度计量光栅为检测元件的高精度数字化测角设备,在当代自动化领域应用广泛。为深入研究光电编码器故障诊断方法,提高诊断效率,本文首先介绍了光电编码器分类、工作原理;其次,介绍了国内外光电编码器故障诊断关键技术现状,对具有代表性的故障诊断技术进行了分析与比较,总结了各诊断方法的优缺点;最后,对光电编码器诊断技术进行了展望,揭示了其诊断方法向自动化、便携化、动态检测、多技术融合和故障预测方向发展的趋势。     

空间环境高精度光电轴角测量研究

在复杂恶劣的气候条件下进行高精度的轴角测量已经成为发展空间应用技术的主要瓶颈,其中空间温度交变和振动环境,严重制约着空间用轴角测量装置的精度和使用寿命。分析了空间应用环境造成光电轴角测量装置输出误码和器件老化机理,提出一种在空间复杂环境进行高精度轴角测量的系统解决方案。给出了系统硬件设计方法,并采用了一种码盘信号自适应处理技术,弥补了传统的光电轴角测量方法的缺陷,在保证轴角测量高精度的前提下,提高了空间测角平台的可靠性和使用寿命。实验结果表明：测角分辨率为0.618″;测角误差峰-峰值为6.2″。     

地平式望远镜消旋K镜的设计

地平式望远镜在进行天体目标跟踪观测时会产生像旋,即视场中的星体会围绕视轴中心旋转,给实时目标识别和基于多帧积累的图像处理算法带来了诸多不便.本文针对地平式望远镜的Coude光路,设计了一种通光口径较大,由三面平面反射镜组成的K镜消旋机构来消除像旋.消旋K镜由三面反射镜组成,通光口径为42 mm,第一面反射镜与第三面反射镜的夹角选择为120°,使K镜通光口径较大,能在全光谱波段范围内使用.入射光线绕光轴转动一定的角度,K镜相应的转动入射光线转角的一半,则出射光线不产生旋转.第一面反射镜和第三面反射镜由两面平面镜固定在金属三角架上组成,替代由三棱体磨制的反射镜面,利用自准直平行光管和高准确度转台装配各反射镜,使K镜光轴和回转轴同轴,并采用直流力矩电机直接驱动,使系统具有较快的响应速度.测角元件采用Renishaw圆光栅,细分后的角分辨率为0.072″.