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使用線陣CCD高倍細分的單碼道的絕對編碼進行測角技術的研究論文

2474220 2019-11-26 | rar | 1.37 MB | 次下載 | 免費

資料介紹

　　單碼道絕對式光電軸角編碼器綜合運用了單碼道編碼技術和線陣CCD圖像測量技術，具有高分辨率、高精度、小型化、非接觸測量的特點。碼盤由不同寬度的線條（或窗口）代表不同的編碼，線條（或窗口）的中心則代表碼盤的分度間隔。基本工作原理是：用LED作為光源來照射碼盤，線陣CCD圖像傳感器將包含位置信息的空間光強信號轉換為時域電信號，計算機采集信號。先根據碼表讀出角位置讀數的大數部分，再基于CCD細分技術對碼盤的角位置信息進行細分，求得角度讀數的小數部分，最后將二者合成為碼盤相對CCD電零位之間的絕對角度值。

　　單碼道絕對式光電軸角編碼器的設計涉及編碼技術、碼盤制造、精密軸系、光學成

　　像系統、光電轉換器件、信號采集與處理、圖像處理軟件等，所有這些環節都影響最終測角精度。本論文研究了提高光電圖像測量系統的性能方法，采用適當的細分方法設計了滿足要求的圖像測量軟件，達到了提高測角系統的分辨率和精度的目標，碼盤制作和軸系問題不在本論文研究范圍之內。課題來源于某電子經緯儀生產企業。本論文研究成果的要點是：

　　1.提出并實現了一種獨特的編碼方法及其計算程序；

　　2.基于CPLD和14微米像元的綠光線陣CCD組成了光電檢測與圖像數據采集系統；

　　3.提出了以二次多項式曲線最小二乘擬合的算法計算碼盤線條圖像的中心并對多線條中心取平均的方法，降低碼盤制作誤差的影響，提高了角度計算的準確度；

　　4.用CCD圖像檢測幾何中心的靈敏度達到了0.012像素當量；

　　5.完成了實驗裝置，實驗結果表明：該裝置的顯示分辨率為1”，多次靜態測量的標準差少于1.2”。綜合測角精度與軸系精度及碼盤制作有關，在二者皆為較高精度的情況下，本論文的實驗在與光柵精密測角系統對比時，達到了全圓測角最大間隔差小于10”的精度（內含光柵測角系統的誤差約5“-6”）。