高精度微型绝对式光电编码器的关键技术-硕士论文

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1、分类号UDC密级单位代码大连海事大学硕士学位论文高精度微型绝对式光电编码器的关键技术指导教师职称学位授予单位大连海事大学申请学位类别工学硕士学科（专业）信息与通信工程论文完成日期年月答辩日期年月答辩委员会主席摘要绝对式光电编码器是通过把光信号转换成电信号输出绝对位置信息的传感器。相比增量式光电编码器，它具有输出数据只对应一个位置、不需要绝对零位、断电重启之后也无需寻找零位、无累计误差等优点。绝对式编码器广泛的应用在机器人、数控机床、雷达、经纬仪等自动化领域中，在军事与航空航天等要求高精度、空间小、测量

2、范围超过2龙相位角的时候，单圈绝对式光电编码器就不能满足要求，需要多圈绝对式光电编码器代替。在分析了传统的绝对式光电编码器的工作原理与组成的基础上，采用了矩阵式编码的码盘，完成了16位绝对式光电编码器码盘的制作，减小了高位数编码器的体积。阐述了高精度码盘尺寸与编码器精度之间的约束关系。码盘与狭缝盘的制作材质选用K9玻璃，它具有良好的透光性，可以提高光电编码器的精度。同时给出了最适合系统的狭缝盘屮狭缝的宽度。由于机械多圈编码器的组成与结构非常复杂，影响精度的因素比较多，并冃不能保证编码器的精度与理想的精

3、度相符。所以采用增量式与绝对式编码器组合的方式实现多圈绝对式光电编码器的功能。考虑到绝对式编码器的精度，最终通过对精码道莫尔条纹的正切细分的方法提高编码器的位数与精度。论文围绕高精度微型绝对式光电编码器的关键技术设计了基于C8O51F31O单片机的微型高精度编码器的系统。实现了其屮的光学系统、信号处理系统与数据传输系统的硬件设计，并对其中的信号处理、译码、数据传输、正切细分等部分进行了软件编写。同时给出了系统最终的实物图与实验结果图，并对结果进行了深入的分析。关键词：绝对式编码器；电子多圈编码器；矩阵

4、编码；正切细分ABSTRACTAbsolutephotoelectricencoderisbyconvertingtheopticalsignalintoanelectricalsignalandoutputabsolutepositionsensorinformation.Comparedwiththeincrementalphotoelectricencoderoutputdatawithcorrespondingonlyafteraposition,needsnoabsolutezero,pow

5、er-offrestartalsodonotneedtolookforzero,nocumulativeerror,etc.Absoluteencoderiswidelyusedinrobotics,CNCmachinetools,radar,theodoliteandotherautomationfield.Inthemilitaryandaerospacerequirementssuchashighprecision,smallspace,measurementrangeofmorethan360

6、degrees,thesingleringabsolutephotoelectricencodercan5tmeettherequirements,needsmulti-turnencodertoreplace・BasedonanalyzingtheworkingprincipleandcompositionofabsolutephotoelectricencoderontraditionaLitusesamatrix-encodedcodedisc,andcompletedthecodediscof

7、16bitabsolutephotoelectricencoder,reducedthevolumeofthehighnumberofencoder.Itexpoundstheconstraintsoftherelationshipbetweenthehigh-precisionencoderandthedimensionaccuracy.CodediscandslitplatematerialusesK9glass,ithasgoodlighttransmission,anditcanalsoimp

8、rovetheaccuracyofthephotoelectricencoder.Meanwhile,thesystemgivesthemostsuitableslitwidthoftheslitplate.Duetothecompositionandstructureofmechanicalmulti-turnencoderisverycomplex,therearemanyfactorsaffectingtheaccuracy,itcan'tensu