1037224高精度式編碼器秉銘DFS60B-S1CA04096使用線性移位反饋寄存器產(chǎn)生位置編碼的方法,詳細(xì)闡述了聯(lián)結(jié)多項(xiàng)式的本原多項(xiàng)式的求解方法,給出了系數(shù)在二元域取值的10級(jí)多項(xiàng)式的所有本原多項(xiàng)式,。為了增加譯碼的可靠性,研究了曼徹斯特編碼在位置編碼中的應(yīng)用,。利用上述方法,完成了位置編碼的設(shè)計(jì)。研究了式光柵尺光電信號(hào)探測(cè)方法,。介紹了CMOS圖像傳感器在式光柵尺中的應(yīng)用方式,詳細(xì)闡述了式光柵尺光電器件的架構(gòu)設(shè)計(jì)與電路設(shè)計(jì),給出了設(shè)計(jì)結(jié)果,。分析了光電器件的頻率響應(yīng)和信噪比的關(guān)系,式光柵尺大測(cè)量速度和分辨率的關(guān)系,給出了仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果。提出了一種提高光柵莫爾條紋信號(hào)質(zhì)量的濾波方法,將每一個(gè)指示光柵窗口分割成多個(gè)包含特定相位關(guān)系的窗口,從而抑制高次諧波分量,提高了莫爾條紋的正弦性,。搭建了式光柵尺測(cè)量范圍內(nèi)誤差檢測(cè)系統(tǒng),對(duì)研制的JC09型式光柵尺進(jìn)行了性能檢測(cè),提出了誤差補(bǔ)償方法,有效提高了式光柵尺測(cè)量精度,。提出了式光柵尺細(xì)分誤差補(bǔ)償方法。對(duì)式光柵尺兩路莫爾條紋信號(hào)進(jìn)行傅里葉分析,建立莫爾條紋信號(hào)模型,對(duì)比實(shí)際信號(hào)模型和理想信號(hào)模型的細(xì)分位置,得到式光柵尺的細(xì)分誤差,根據(jù)該誤差對(duì)細(xì)分值進(jìn)行補(bǔ)償,提高細(xì)分精度,。運(yùn)用本文研究的方法,完成了JC09型式光柵尺的研制,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品水平,*實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)光柵尺在數(shù)控系統(tǒng)上的應(yīng)用,。經(jīng)檢測(cè),本論文設(shè)計(jì)的JC09型式光柵尺測(cè)量精度為±8μm/m,分辨率0.01μm,大工作感器具有精度高、穩(wěn)定性好,、響應(yīng)速度快,、抗*力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于測(cè)量?jī)x,、數(shù)控機(jī)床等高精度位置測(cè)量領(lǐng)域,。目前，精密光柵線位移測(cè)量系統(tǒng)普遍采用增量式光柵,，將直線位移物理量轉(zhuǎn)換為莫爾條紋光信號(hào),，由光電器件接收后轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，然后送至信號(hào)處理電路,，通過處理后,，輸出相對(duì)位移量,。國(guó)內(nèi)的直線光柵尺多數(shù)是增量式光柵尺，這種光柵尺在開啟或復(fù)位時(shí)需要“尋零”,，而且存在累積誤差現(xiàn)象,，影響工件加工或測(cè)量的精度。而式光柵尺輸出的是位置信息,，可以有效解決增量式光柵尺存在的問題,。首先，對(duì)光柵測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行分析,，了解其工作原理,。莫爾條紋是光柵測(cè)量的理論基礎(chǔ)，通過了解莫爾條紋的產(chǎn)生機(jī)理,、特點(diǎn)以及質(zhì)量指標(biāo)等,，有利于提高光柵尺的精度、分辨率,。此外,，還對(duì)莫爾條紋辯向方法進(jìn)行了深入研究。其次,，對(duì)目前光柵位移傳感器和編碼器的編碼方式進(jìn)行理論分析,、研究，提出高分辨率,、大量程,，有利于光柵位移傳感器小型化、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化的相對(duì)編碼和編碼一體化的新型編碼方式,。包括一種距離碼編碼方法和一種基于偽隨機(jī)碼的式編碼方法,。講述其編碼和譯碼方法，并舉例論證這兩種編碼方法的位置*性,。再次,，設(shè)計(jì)增量信號(hào)處理系統(tǒng)和信號(hào)采集系統(tǒng)。信號(hào)采用一種高靈敏度,、低暗電流的TCD1254GFG型線陣CCD作為接收器件,；增量信號(hào)采用一種集差分放大、濾波,、校正,、整形、細(xì)分等功能于一體的DSP器件進(jìn)行信號(hào)處理,。后,，推導(dǎo)出編碼的MATLAB數(shù)學(xué)模型，得到10位偽隨機(jī)碼,，并進(jìn)行仿真,，驗(yàn)證其正確性,。將光柵尺樣機(jī)在對(duì)比試驗(yàn)平臺(tái)上進(jìn)度測(cè)試，根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析造成光柵尺測(cè)量誤差的原加工制造業(yè)的高速發(fā)展,制造領(lǐng)域?qū)庸ぞ鹊囊笤絹碓礁?與之相關(guān)的科學(xué)技術(shù)計(jì)量學(xué)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展,以光柵尺為代表的柵式測(cè)量設(shè)備在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中起到了關(guān)鍵性的作用,。光柵尺作為機(jī)加工中的閉環(huán)控制系統(tǒng),有著精度高,、抗干擾力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也有著開機(jī)須找零位操作、斷電后不能保留讀數(shù)等不足之處,因此,式光柵尺應(yīng)運(yùn)而生,。本文提出了一種新的光柵尺編碼方法,并將其應(yīng)用于光柵尺的設(shè)計(jì)與制造中,。首先,在分析了國(guó)內(nèi)外光柵尺的研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,提出了擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的光柵尺編碼的方式方法,講述了該編碼方式相對(duì)于目前上的編碼方式的*性。其次,搭建了開放式光柵尺實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并通過實(shí)驗(yàn)的方法,驗(yàn)證了圖像識(shí)別技術(shù)應(yīng)用于光柵尺的可行性,檢測(cè)出了該編碼方式所刻制的光柵尺的分辨率和定位精度,。再者,設(shè)計(jì)并制造出了一把封閉式光柵尺樣尺,并闡述了設(shè)計(jì)過程中所遇到的重點(diǎn)與難點(diǎn),提出了相對(duì)合理的解決方案,。后,搭建了封閉式光柵尺實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過ANSYS Workbench有限元仿真分析,找到了其前六階的固有頻率和模態(tài)振型,并通過實(shí)驗(yàn)的方法,測(cè)試了光柵尺在前三階固有頻率范圍內(nèi)的六種.

1037224高精度式編碼器秉銘DFS60B-S1CA04096長(zhǎng)足的進(jìn)步,但是仍然落后于德國(guó)和日本等發(fā)達(dá)國(guó)家,目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)增量式光柵尺,無法達(dá)到高效定位的目的。大部分超精密儀器采用的高精度光柵尺仍然依靠進(jìn)口,特別是式光柵尺術(shù)仍被國(guó)外壟斷,。因此開展具有高精度高分辨率的式光柵尺關(guān)鍵技術(shù)的研究,分析阻礙分辨率和測(cè)量精度提升的因素并找到解決方案具有重要意義,。本文就式光柵尺中的細(xì)分技術(shù)、誤差補(bǔ)償算法做了專門的研究,。設(shè)計(jì)了用于光柵尺精度檢測(cè)的氣浮式精度檢測(cè)平臺(tái),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了各項(xiàng)技術(shù)的精度和可靠性,。目前國(guó)內(nèi)公開的對(duì)于光柵的細(xì)分技術(shù)的研究大部分是采用經(jīng)典細(xì)分技術(shù)中的幅值分割法,將測(cè)量得到的信號(hào)擬合成正切線中[0,45°]這一段,然后對(duì)其進(jìn)行細(xì)分,在運(yùn)用MATLAB對(duì)其進(jìn)行仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)這一段是接近一條直線,但是對(duì)于高倍細(xì)分誤差就變得明顯。因此新型細(xì)分技術(shù)不再是對(duì)其進(jìn)行擬合,而是直接在原曲線上取點(diǎn)進(jìn)行等距離細(xì)分,對(duì)采集到的曲線進(jìn)行濾波,修正處理后將曲線上的點(diǎn)送入查找表確定位置,。優(yōu)點(diǎn)在于每一個(gè)位置代表的都是真實(shí)值,細(xì)分值均勻可靠,經(jīng)過測(cè)試能夠達(dá)到10nm的分辨率,精度等級(jí)達(dá)到±3um。式光柵尺實(shí)時(shí)讀取位置其碼道的編解碼技術(shù)起到了關(guān)鍵作用,編碼方式的不同使得光柵傳感器在性能和效率上存在差異?，F(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品向集成化,小型化方向發(fā)展,因此我們采用復(fù)合多位元m序列偽隨機(jī)碼為基礎(chǔ)的編碼方式,優(yōu)點(diǎn)是碼的碼道只有一條,結(jié)構(gòu)緊湊,編碼的周期長(zhǎng)且可以復(fù)制,便于加工使用,。在機(jī)誤差補(bǔ)償技術(shù)是根據(jù)安裝環(huán)境的不同將每把光柵尺用雙頻激光干涉儀檢測(cè)出自身需補(bǔ)償?shù)臄?shù)據(jù),保存到讀數(shù)頭存儲(chǔ)器,實(shí)際應(yīng)用時(shí)調(diào)用存儲(chǔ)器中的值進(jìn)行誤差補(bǔ)償。減少了由于安裝環(huán)境和裝配精度等外界因素造成的誤差,。此外光柵尺本身的測(cè)量誤差是采用一種新的算法將由于存在相位差產(chǎn)生的橢圓型的李薩育圖形轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的李薩育圓,這樣便可以直接查詢標(biāo)準(zhǔn)的查找表,。為了檢驗(yàn)本文研究的細(xì)分技術(shù)的高精度高穩(wěn)定性以及誤差補(bǔ)償算法的有效性,我們?cè)O(shè)計(jì)了一臺(tái)采用空氣軸承的精度檢測(cè)平臺(tái),并與常用的絲杠導(dǎo)軌的檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比。選取同一把光柵尺的相同位置,每次前進(jìn)兩個(gè)分辨率的距離,記錄得到的數(shù)值,對(duì)每一個(gè)數(shù)組的標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行對(duì)比,。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,空氣軸承的精度檢測(cè)平臺(tái)摩擦阻力小,抗振能力強(qiáng),具有更高的檢測(cè)穩(wěn)定性,。在對(duì)新型光柵尺的驗(yàn)證部分,首先通過基于空氣軸承的精度檢測(cè)平臺(tái)對(duì)其進(jìn)行精度檢測(cè),通過對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析:經(jīng)過誤差補(bǔ)償精度能夠達(dá)到±3um.