董凱炎,史姝倩,劉 杰*,王書博

(1.吉林大學(xué)儀器科學(xué)與電氣工程學(xué)院,長春 130000;2.西安現(xiàn)代控制技術(shù)研究所,西安 710065; 3.吉林大學(xué)汽車工程學(xué)院,長春 130000)

光電編碼器是以高精度計(jì)量碼盤為測(cè)量元件,將角位移量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字量的一種角度位移傳感器[1-2]。具有精度高、使用可靠、易于維護(hù)、應(yīng)用廣泛的優(yōu)點(diǎn)[3-4]。在光電編碼器的研制和生產(chǎn)過程中需要對(duì)其精度檢測(cè)?，F(xiàn)行的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法:微調(diào)裝置帶動(dòng)待測(cè)光電編碼器和金屬多面棱體旋轉(zhuǎn),發(fā)光二極管燈排顯示光電編碼器待測(cè)位置的數(shù)字量,通過自準(zhǔn)直儀測(cè)量金屬多面棱體的轉(zhuǎn)角,實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)編碼器的精度測(cè)量[5]。該檢測(cè)方法有安裝結(jié)構(gòu)復(fù)雜、檢測(cè)過程繁瑣、性價(jià)比低、測(cè)量結(jié)果易引入人工誤差等缺點(diǎn),在一定程度上限制了光電編碼器的發(fā)展[6]。在研究光電編碼器精度檢測(cè)方法及裝置方面,俄羅斯圣彼得堡大學(xué)研制了一種利用穩(wěn)速驅(qū)動(dòng)裝置、計(jì)算機(jī)、環(huán)形激光器和零位指示器對(duì)光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)裝置,其檢測(cè)精度高、可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)檢測(cè),但檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積龐大[7]。長春理工大學(xué)提出一種基于雙頻激光器的光電編碼器精度檢測(cè)方法,可對(duì)整周內(nèi)任意角度進(jìn)行測(cè)量,通過計(jì)算機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)校準(zhǔn)點(diǎn)的自動(dòng)定位,提高了檢測(cè)效率,但安裝調(diào)試?yán)щy[8]。孫樹紅等人設(shè)計(jì)了基于DSP的光電編碼器自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),利用高精度基準(zhǔn)編碼器作為測(cè)量基準(zhǔn),通過對(duì)電機(jī)的控制實(shí)現(xiàn)光電編碼器精度自動(dòng)測(cè)量[9]。西安交通大學(xué)利用時(shí)頻域分析法設(shè)計(jì)了光電編碼器自檢系統(tǒng),通過等精度的兩只圓光柵進(jìn)行互檢,利用傅里葉變換得到誤差信號(hào),實(shí)現(xiàn)光電編碼器精度檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果受到被檢光柵重復(fù)精度的影響[10]。針對(duì)目前光電編碼器精度檢測(cè)中的檢測(cè)裝置復(fù)雜、檢測(cè)過程繁瑣的問題,本文設(shè)計(jì)了一種利用永磁同步電機(jī)及自帶的高精度編碼器實(shí)現(xiàn)光電編碼器精度自動(dòng)化測(cè)量的裝置;同時(shí)開發(fā)基于MATLAB的上位機(jī)檢測(cè)軟件,實(shí)現(xiàn)對(duì)精度檢測(cè)過程的控制和測(cè)量數(shù)據(jù)的精度分析與保存;采用傅里葉諧波分析法對(duì)作為測(cè)量基準(zhǔn)的編碼器進(jìn)行誤差修正,減小了測(cè)量誤差,采用沿面檢測(cè)算法減小了測(cè)量結(jié)果中的分辨率誤差,提高了檢測(cè)精度。本文設(shè)計(jì)的光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)具有檢測(cè)過程簡(jiǎn)單,結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)的特點(diǎn),可提高光電編碼器精度檢測(cè)的精度和效率。

1 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及其誤差分析

1.1 檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

針對(duì)現(xiàn)有的光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)存在的問題,本文設(shè)計(jì)了一種可對(duì)精度為±40″以下的光電編碼器精度進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)的系統(tǒng)。

光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主要通過控制電機(jī)帶動(dòng)待測(cè)光電編碼器旋轉(zhuǎn)到待測(cè)位置并采集測(cè)量基準(zhǔn)的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化測(cè)量。因此電機(jī)的選擇尤為重要,而永磁同步電機(jī)在位置控制模式下可保持低速運(yùn)行,力矩波動(dòng)小,更重要的是其內(nèi)部自帶增量式基準(zhǔn)編碼器可作為精度檢測(cè)基準(zhǔn)和構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)的位置反饋元件。由于作為測(cè)量基準(zhǔn)的基準(zhǔn)編碼器要求其分辨率大于被檢編碼器分辨率3倍以上[11]。因此選用Akribis公司的ADR-110永磁同步電機(jī),永磁同步電機(jī)部分參數(shù)如表1所示。

表1 永磁同步電機(jī)部分參數(shù)列表

基于所選擇的永磁同步電機(jī)設(shè)計(jì)了一種光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)由支架、永磁同步電機(jī)、高精度編碼器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和上位機(jī)構(gòu)成。永磁同步電機(jī)和待測(cè)編碼器的法蘭盤用螺栓固定在支架上;支架采用開放式結(jié)構(gòu);待測(cè)光電編碼器軸與永磁同步電機(jī)軸同軸相對(duì)并以彈性聯(lián)軸器相連,以補(bǔ)償待測(cè)光電編碼器軸與電機(jī)軸的相對(duì)偏差;電機(jī)、高精度編碼器、待測(cè)編碼器三者同軸連接;電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與永磁同步電機(jī)和高精度編碼器連接;上位機(jī)采集電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和待測(cè)光電編碼器的數(shù)據(jù)并控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)和計(jì)算待測(cè)光電編碼器的精度,將檢測(cè)數(shù)據(jù)保存及顯示,從而實(shí)現(xiàn)光電編碼器精度的自動(dòng)化測(cè)量。

1.2 檢測(cè)系統(tǒng)誤差分析

光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)原理為:上位機(jī)采集待測(cè)光電編碼器和高精度基準(zhǔn)編碼器的位置數(shù)據(jù),控制電機(jī)運(yùn)動(dòng)到達(dá)待測(cè)位置;采集當(dāng)前位置待測(cè)光電編碼器和高精度基準(zhǔn)編碼器旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù),計(jì)算二者的旋轉(zhuǎn)角度差,即為該位置的角度誤差;多個(gè)位置檢測(cè)的角度誤差最大值和最小值的均值為該待測(cè)光電編碼器的精度。由精度檢測(cè)原理可知,影響系統(tǒng)檢測(cè)精度的因素是作為測(cè)量基準(zhǔn)的高精度編碼器的精度和待測(cè)光電編碼器檢測(cè)位置的精準(zhǔn)確定。

由表1所示的永磁同步電機(jī)參數(shù)可得,電機(jī)自帶的高精度編碼器重復(fù)精度高,但準(zhǔn)確精度較低,無法直接作為測(cè)量基準(zhǔn),因此需要對(duì)其準(zhǔn)確精度進(jìn)行檢測(cè)和修正。

由于一個(gè)輸出為n位的待檢數(shù)字光電編碼器,有為2n個(gè)分辨率區(qū)間,光電編碼器位于某一個(gè)分辨率區(qū)間內(nèi)時(shí),其輸出的角度值是一定值。如圖2所示,線段L和線段J分別表示某一位置待測(cè)光電編碼器和基準(zhǔn)編碼器分辨率區(qū)間。當(dāng)待測(cè)光電編碼器位于分辨率區(qū)間A1B1的a,d處位置時(shí),待測(cè)光電編碼器輸出值相等為區(qū)間A1B1初始值A(chǔ)1。而基準(zhǔn)編碼器的分辨率大于待測(cè)光電編碼器,當(dāng)基準(zhǔn)編碼器位于a處和d處時(shí)的值不等,分別為B2和C2。因此基準(zhǔn)編碼器與測(cè)量光電基準(zhǔn)比較計(jì)算精度時(shí),測(cè)量結(jié)果就會(huì)引入了由于待測(cè)光電編碼器分辨率導(dǎo)致分辨率誤差,分辨率誤差不能有效地反映編碼器的安裝、制造水平[12]。因此需要精準(zhǔn)確定待測(cè)光電編碼器分辨率區(qū)間的起始處,以便減小測(cè)量結(jié)果中的分辨率誤差。光電編碼器分辨率區(qū)間的起始處稱之為光電編碼器的沿面。

圖2 分辨率誤差分析示意圖

2 誤差修正算法及軟件設(shè)計(jì)

2.1 誤差修正算法

2.1.1 檢測(cè)基準(zhǔn)誤差修正算法與實(shí)現(xiàn)

永磁同步電機(jī)自帶的高精度編碼器為增量式光電編碼器,其測(cè)角原理導(dǎo)致測(cè)角誤差分布具有明顯的周期性。而傅里葉級(jí)數(shù)是以三角函數(shù)表示的無窮級(jí)數(shù),可以很好地?cái)M合測(cè)角誤差,依據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)擬合的結(jié)果可對(duì)基準(zhǔn)編碼器的轉(zhuǎn)角誤差進(jìn)行補(bǔ)償[13]。

設(shè)基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差為E(φ),由于轉(zhuǎn)角誤差是以2π為周期的函數(shù),根據(jù)傅里葉級(jí)數(shù)展開和收斂定理可知,E(φ)可以展開成傅里葉級(jí)數(shù),即:

(1)

式中:k為諧波次數(shù);a0akbk為傅里葉系數(shù)。在實(shí)際中,對(duì)基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差采用金屬多面棱體對(duì)其標(biāo)定,因此使得測(cè)量點(diǎn)數(shù)n有限,用有限項(xiàng)諧波疊加來逼近E(φ)。設(shè)傅里葉級(jí)數(shù)擬合中周期項(xiàng)個(gè)數(shù)為m(m≤(n/2)),則擬合得到的基準(zhǔn)編碼器誤差函數(shù)E(φ)為:

(2)

其中

(3)

由式(2)和式(3)可知,傅里葉級(jí)數(shù)擬合由于模型計(jì)算過程簡(jiǎn)單,而且可以有效地減小測(cè)量數(shù)據(jù)中隨機(jī)誤差的影響,傅里葉級(jí)數(shù)擬合能很好地表述基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差的復(fù)雜曲線,具有很強(qiáng)的擬合能力。由于m的取值在擬合過程中受測(cè)量點(diǎn)數(shù)n的限制(m≤(n/2)),當(dāng)精度要求較高時(shí),需要通過增大n值來獲得較高的擬合精度。而在傅里葉級(jí)數(shù)法對(duì)基準(zhǔn)編碼器精度分析時(shí),采用 0～7次諧波時(shí)對(duì)基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差擬合精度足夠高,更高次諧波對(duì)擬合精度的影響較小可忽略[14]。

利用如圖3所示的基準(zhǔn)編碼器誤差修正系統(tǒng)對(duì)基準(zhǔn)編碼器的轉(zhuǎn)角誤差檢測(cè)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括自準(zhǔn)直儀、支架、壓片、24面金屬多面棱體、永磁同步電機(jī)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器以及上位機(jī)構(gòu)成,如圖3所示。

圖3 基準(zhǔn)編碼器誤差修正系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

利用壓片將金屬多面棱體固定在電機(jī)軸上,既保證了電機(jī)與金屬多面棱體同步運(yùn)動(dòng),又易于金屬多面棱體的安裝與拆卸,也是將支架設(shè)計(jì)為開放式結(jié)構(gòu)的重要原因。上位機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器,進(jìn)而控制永磁同步電機(jī)帶動(dòng)金屬多面棱體運(yùn)動(dòng)。從電機(jī)的機(jī)械零點(diǎn)位置處開始測(cè)量,依次轉(zhuǎn)過24面金屬棱體的角度Ai,上位機(jī)記錄每個(gè)位置編碼器的讀數(shù)Bi及輸入自準(zhǔn)直儀的讀數(shù)Ci,直至基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正完成,根據(jù)式(4)可得各位置的誤差Ei

Ei=Bi+Ci+Di-Ai

(4)

將Ei代入擬合方程(2)進(jìn)行傅里葉諧波分析得到基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正函數(shù)?；鶞?zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正流程圖如圖4所示。

圖4 基準(zhǔn)標(biāo)定系統(tǒng)程序流程圖

2.1.2 沿面檢測(cè)算法與實(shí)現(xiàn)

由檢測(cè)系統(tǒng)誤差分析可知,為減小檢測(cè)結(jié)果中的分辨率誤差,需要在待測(cè)光電編碼器沿面對(duì)其精度進(jìn)行檢測(cè)。光電編碼器輸出的數(shù)據(jù)是通過采樣獲取,無法通過觸發(fā)硬件電路實(shí)現(xiàn)光電編碼器沿面判斷,因此在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)中:當(dāng)二極管燈排在兩個(gè)分辨率之間閃爍時(shí),認(rèn)為處于沿面位置。根據(jù)光電編碼器的原理及結(jié)構(gòu)特征可知,光電編碼器是將角度信息轉(zhuǎn)換為光信號(hào),再轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量;當(dāng)光電編碼器的位置處于沿面時(shí),光信號(hào)也處于兩分辨率之間的沿面,由于A/D的分辨率誤差等原因?qū)е略撐恢玫腁/D轉(zhuǎn)換結(jié)果為前一分辨率指示值或當(dāng)前分辨率指示值,從而導(dǎo)致二極管燈排的閃爍。

而沿面檢測(cè)算法正是根據(jù)光電編碼器處于沿面時(shí),輸出的數(shù)字量為前一分辨率角度數(shù)據(jù)或當(dāng)前角度值,而處于分辨率區(qū)間內(nèi)輸出為一定值的原理來實(shí)現(xiàn)的。通過多次采集待測(cè)光電編碼器的當(dāng)前位置數(shù)據(jù),通過概率學(xué)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前角度數(shù)據(jù)及前一分辨率的角度數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率。若當(dāng)前角度數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率P不為1時(shí),即可認(rèn)為光電編碼器處于沿面。但由于機(jī)械形變,電流不穩(wěn)定等會(huì)導(dǎo)致光電編碼器接近沿面時(shí)輸出的數(shù)字量也會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng),因此當(dāng)前角度數(shù)據(jù)出現(xiàn)的概率P在區(qū)間[0.3,0.7]內(nèi)認(rèn)為光電編碼器處于沿面。

2.2 檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)

根據(jù)性能指標(biāo)要求,光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)以下要求:(1)可控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)到指定位置;(2)可與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通訊,實(shí)現(xiàn)對(duì)其命令的傳輸和控制;(3)可采集待測(cè)光電編碼器通訊,以便獲取其輸出數(shù)據(jù);(4)可對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,將檢測(cè)數(shù)據(jù)及結(jié)果進(jìn)行存儲(chǔ)和顯示。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求利用MATLAB設(shè)計(jì)光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)軟件,利用其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力對(duì)光電編碼器檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,利用其自帶的通訊模塊對(duì)電機(jī)進(jìn)行控制和待測(cè)光電編碼器的數(shù)據(jù)采集,并創(chuàng)建GUI界面實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。所設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主程序流程圖5所示。

圖5 自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)主程序流程圖

軟件初始化后選擇驅(qū)動(dòng)器串口端口,選擇待測(cè)光電編碼器型號(hào),即設(shè)置編碼器的通訊協(xié)議,發(fā)出握手信號(hào)測(cè)試通訊是否正常,選擇測(cè)量方式連續(xù)多角度測(cè)量或特定角度測(cè)量;依照所選的測(cè)量方式,利用沿面檢測(cè)算法確定待測(cè)編碼器的待檢測(cè)位置;上位機(jī)對(duì)待測(cè)光電編碼器及基準(zhǔn)編碼器的數(shù)據(jù)采集,計(jì)算得到編碼器精度數(shù)據(jù);依照傅里葉諧波分析法得到的轉(zhuǎn)臺(tái)誤差修正公式對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行修正,得到修正后的待測(cè)光電編碼器精度;將原始數(shù)據(jù)及檢測(cè)結(jié)果顯示在上位機(jī)界面并存儲(chǔ)。

3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本文研究的基準(zhǔn)編碼器誤差修正和光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性,選用重復(fù)精度為0.15″的自準(zhǔn)直儀與標(biāo)準(zhǔn)24面金屬多面棱體及兩臺(tái)某型號(hào)的16位光電編碼器進(jìn)行檢測(cè)。該編碼器精度≤40″,工作溫度-50 ℃～65 ℃,串口輸出。

3.1 基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正實(shí)驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案搭建基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正系統(tǒng),具體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差修正系統(tǒng)

從基準(zhǔn)編碼器的機(jī)械零點(diǎn)位置開始,基準(zhǔn)編碼器每旋轉(zhuǎn)15°上位機(jī)采集基準(zhǔn)編碼器的位置數(shù)據(jù),記錄自準(zhǔn)直儀的讀數(shù),共檢測(cè)24個(gè)點(diǎn),經(jīng)多次測(cè)量,上位機(jī)根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差,基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 轉(zhuǎn)臺(tái)角度誤差實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)表2的轉(zhuǎn)角誤差數(shù)據(jù)利用式(2)進(jìn)行傅里葉級(jí)數(shù)擬合,得到旋轉(zhuǎn)角度與轉(zhuǎn)角誤差的擬合曲線如圖7所示。

圖7 基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差擬合曲線

通過傅里葉諧波分析,得到傅里葉級(jí)數(shù)擬合方程中各系數(shù),將各次諧波疊加,即可得到基準(zhǔn)編碼器誤差修正函數(shù)E(φ)。誤差修正函數(shù)E(φ)系數(shù)如表3所示,該擬合函數(shù)的確定系數(shù)R-square為0.998 8,表明該函數(shù)可以作為基準(zhǔn)編碼器誤差修正函數(shù)。

表3 誤差修正函數(shù)E(φ)系數(shù)

3.2 編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案搭建光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),具體實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)如圖8所示。

圖8 編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

利用傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法檢測(cè)待測(cè)編碼器精度,即利用微調(diào)裝置、金屬多面棱體、自準(zhǔn)直儀、發(fā)光二極管燈排對(duì)待測(cè)光電編碼器進(jìn)行精度檢測(cè)。從待測(cè)光電編碼器零位開始,待測(cè)光電編碼器每旋轉(zhuǎn)30°測(cè)量金屬多面棱體轉(zhuǎn)角,計(jì)算檢測(cè)待測(cè)光電編碼器精度并記錄檢測(cè)時(shí)間。對(duì)兩臺(tái)待測(cè)編碼器檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

表4 兩種檢測(cè)方法的編碼器精度檢測(cè)數(shù)據(jù)

待測(cè)光電編碼器利用緊固裝置固定在支架并與電機(jī)軸通過聯(lián)軸器同軸連接;將待測(cè)光電編碼器輸出端連接上位機(jī);精度自定監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和待測(cè)光電編碼器接通電源;啟動(dòng)上位機(jī)開始軟件對(duì)待測(cè)光電編碼器測(cè)量;上位機(jī)從待測(cè)編碼器的零位開始測(cè)量,待測(cè)編碼器每旋轉(zhuǎn)30°上位機(jī)采集待測(cè)光電編碼器及基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù),通過對(duì)采集數(shù)據(jù)的分析得到待測(cè)光電編碼器精度,并記錄檢測(cè)時(shí)間。利用兩種方法對(duì)兩臺(tái)待測(cè)光電編碼器進(jìn)行精度檢測(cè),其檢測(cè)結(jié)果如表4所示。

由表4可以得到:利用本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法所檢測(cè)兩臺(tái)編碼器的精度數(shù)據(jù)基本一致。根據(jù)表4的數(shù)據(jù)可以得到本文設(shè)計(jì)的光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)誤差,系統(tǒng)的檢測(cè)誤差即標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)精度與自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)精度的差值,如圖9所示。

圖9 精度檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)誤差

由圖9可知,利用本文設(shè)計(jì)的精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)誤差不大于±2″。標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法檢測(cè)一個(gè)光電編碼12個(gè)角度需耗時(shí)5 min左右,而自動(dòng)檢測(cè)編碼器僅需要1 min。

分析以上實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出:系統(tǒng)中采用的傅里葉諧波分析法對(duì)基準(zhǔn)編碼器轉(zhuǎn)角誤差進(jìn)行修正,可使永磁同步電機(jī)自帶的高精度編碼器取代金屬多面棱體作為光電編碼器精度檢測(cè)中的測(cè)量基準(zhǔn)。對(duì)于檢測(cè)精度為±40″光電編碼器,本文設(shè)計(jì)的光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)可有效的代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動(dòng)檢測(cè)方法,使得檢測(cè)效率大大提高。

4 結(jié)論

本文研究并設(shè)計(jì)了一種光電編碼器精度自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng),利用永磁同步電機(jī)中的增量式基準(zhǔn)編碼器作為精度檢測(cè)基準(zhǔn)和電機(jī)位置反饋元件,實(shí)現(xiàn)光電編碼器精度自動(dòng)化檢測(cè)。該系統(tǒng)利用傅里葉諧波分析法對(duì)永磁同步電動(dòng)機(jī)自帶的高精度編碼器的轉(zhuǎn)角誤差進(jìn)行修正,可使電機(jī)的高精度編碼器成為精度測(cè)量基準(zhǔn),大大提高檢測(cè)精度,可取代標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法中的測(cè)量基準(zhǔn)-金屬多面棱體;利用光電編碼器的沿面檢測(cè)算法確定待測(cè)光電編碼的檢測(cè)角度,可減小待測(cè)光電編碼器的分辨率導(dǎo)致的誤差。本文設(shè)計(jì)的光電編碼器精度自動(dòng)系統(tǒng)可使得光電編碼器精度檢測(cè)時(shí)間有原來的5 min減小到1 min,大大的提高了檢測(cè)效率,系統(tǒng)智能便捷,有較高的自動(dòng)化程度,適用于工廠及各種工作場(chǎng)合下的精度檢測(cè)。