【摘 要】
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圆光栅角度编码器是一种精密角度位移传感器,具有精度高、可靠性高、性价比高、结构简单、体积小、易于安装和维护等优点,广泛地应用于数控机床、机器人、关节式坐标测量机、
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圆光栅角度编码器是一种精密角度位移传感器,具有精度高、可靠性高、性价比高、结构简单、体积小、易于安装和维护等优点,广泛地应用于数控机床、机器人、关节式坐标测量机、经纬仪、雷达等精密设备中。随着精密测量技术的不断发展,对圆光栅角度编码器的测角精度要求日渐提高,因此本文针对如何提高圆光栅角度编码器测角精度展开深入研究。论文的主要研究内容包括:(1)根据现有圆光栅角度编码器测角误差来源,对编码器测角误差进行分析,重点分析了编码器的长周期误差,并总结编码器长周期误差分布特性。通过傅里叶变换算法结合傅里叶级数展开公式建立编码器长周期误差模型,并基于自适应惯性权重的粒子群参数辨识算法进行参数辨识,最后实现编码器长周期误差补偿。通过仿真结果验证该补偿方法对编码器长周期误差具有明显的补偿效果。(2)分析圆光栅角度编码器的细分原理,采用正切法细分技术进行电子细分,从而推导出细分误差计算公式,并通过仿真软件分析各项光电信号质量误差分量对细分误差的影响。分析细分误差特性并建立编码器细分误差模型,并对编码器细分误差进行补偿。另外,提出光电信号质量误差分离方法对各项误差分量进行分离,进而实现细分误差分离,然后通过仿真分析比较细分误差分离前后的补偿结果。仿真结果验证了细分误差分离补偿的可行性和优越性。(3)提出一种分度式圆光栅角度编码器,在当前编码器结构基础上增加分度盘结构,以牺牲部分测量空间为代价,实现编码器有限位置测角精度的提高。首先对分度式圆光栅角度编码器的结构进行设计和误差分析,并加工分度式圆光栅角度编码器结构,搭建测角误差检测实验平台。采用光电自准直仪结合正多面体棱镜等仪器进行测角误差检测实验,实验结果验证了本文提出的分度式圆光栅角度编码器在测角精度上的优越性。
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