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1037265式單碼道線編碼器位移選秉銘DFS60B-S4EA00256碼道譯碼、校正原理仿真模型和影響光柵信號質(zhì)量的因素,并完成了式光柵尺精度分析及誤差修正,。主要的研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:分析現(xiàn)有式光柵尺編碼方式。將光刻工藝難度,、刻劃效率作為編碼模型的邊界條件,闡述了編碼單值函數(shù)的特點,并針對該特點建立了編碼值間邏輯關(guān)系的數(shù)學模型,。在此基礎(chǔ)上,依據(jù)數(shù)學模型運用二叉樹,、回溯等搜索算法展開了編碼的研究工作。研究結(jié)果表明該方法在原理上可行,但在實際操作中,存在運算量大,海量存儲數(shù)據(jù)等致命缺點。本文創(chuàng)新性地提出了基于DBCS控制理論的編碼機制,該編碼機制以刻劃工藝難度,、刻劃效率以及讀取效率為權(quán)值,以權(quán)值作為自變量的評價閾值函數(shù),優(yōu)化編碼序列,得到權(quán)值大（降低工藝難度、提高刻劃效率）的編碼序列,。對于中小量程的式光柵尺,本文本著相關(guān)技術(shù)成熟,、處理方法簡單等特點,創(chuàng)新性的提出了矩陣碼與偽隨機碼相結(jié)合的編碼機理,并開展下列研究:分析了矩陣碼道與精碼道邏輯關(guān)系,建立滿足讀數(shù)頭尺寸要求的矩陣碼道,依據(jù)矩陣碼道邏輯關(guān)系模型,建立偽隨機碼的優(yōu)選機制（刻劃工藝簡單,、刻劃效率高）編碼模型,。針對上述兩種式光柵尺的編碼機制,開展了編碼原理的仿真,。1)分析了基于DBCS控制理論的編碼機制,建立了非線性關(guān)系的單值編碼函數(shù)的譯碼模型。以實際光柵刻劃精度,、安裝不平行誤差等為邊界條件,創(chuàng)新性地建立了一種基于接收光電器件像素點邏輯關(guān)系的校正模型。并開展了相應的碼道位置誤差修正模型的研究與驗證工作,實現(xiàn)了±1/4碼道周期的大范圍位置誤差校正,。2)分析了基于矩陣碼與偽隨機碼結(jié)合算法的編碼機制,依據(jù)矩陣碼譯碼及偽隨機碼譯碼原理,建立了譯碼及校正模型,并對校正模型進行了仿真驗證,實現(xiàn)了±1/4精碼道周期范圍的位置誤差校正,。分析了光源光強分布函數(shù),并針對光強分布特點開展了基于毛玻璃“勻光”特性的理論分析,、模擬仿真和試驗驗證,試驗結(jié)果表明旋轉(zhuǎn)的毛玻璃產(chǎn)生勻光效果。對增量碼道光柵副方程進行了理論分析,確立了以波長,、柵距為參數(shù)的焦面求解模型,并依據(jù)焦深公式推導出主光柵與指示光柵間隙允差范圍,。研究了影響莫爾條紋質(zhì)量的各種因素,分析了各因素給測量結(jié)果帶來的影響,提出了一種實現(xiàn)提高莫爾條紋質(zhì)量的處理方法。研究了光柵尺量精度的影響因素,并對其做定性和定量分析,。運用激光雙頻干涉儀、激光自準直儀等輔助設(shè)備,對誤差標定過程中產(chǎn)生的阿貝誤差進行補償,運用人工神經(jīng)網(wǎng)絡BP優(yōu)化算法對誤差進行修正,建立了光柵尺誤差修正數(shù)學模型,實現(xiàn)了光柵尺測量修正誤差小于0.1μm,。綜上所述,本文在對式光柵尺編碼機制構(gòu)建方法的深入剖析的基礎(chǔ)上,從建立碼道,到翻譯碼道,再到校正碼道,探索出了兩種不同方式的編碼機制,即基于DBCS控制理論的新型編碼機制,、矩陣碼與偽隨機碼合成編碼機制。并詳細分析了譯碼,、校正原理,實現(xiàn)了大范圍位置誤差校正。分析了莫爾條紋質(zhì)量的影響因素和光柵尺尺廣泛運用于醫(yī)學,、軍事,、制造等領(lǐng)域。傳統(tǒng)光柵尺運用光學技術(shù)將被測距離放大,利用差分電路轉(zhuǎn)換為脈沖信號,終輸出位置信息,。隨著圖像識別技術(shù)及數(shù)據(jù)處理技術(shù)的發(fā)展,將圖像識別技術(shù)運用于光柵尺,尤其是式光柵尺,是一項新興的高科技技術(shù),具有很大的發(fā)展前景。光柵尺具有斷電無需復位歸零,、無累計誤差,、高精度優(yōu)點,。本文研究的式光柵尺利用光學放大原理,將尺上的編碼放大,由FPGA控制高幀頻CMOS攝像頭拍攝經(jīng)光學放大后的編碼圖像信息,再經(jīng)過DSP解析碼信息,終轉(zhuǎn)化為位置信息。本文以自主研發(fā)的光柵尺為研究對象,以有效促進國內(nèi)測量技術(shù)及光柵尺產(chǎn)業(yè)發(fā)展,、提高光柵尺綜合性能為目的,主要有一下研究：首先,研究光柵尺的基本工作原理,建立開放式光柵尺初始實驗平臺,初步研究光柵尺的誤碼原理,驗證光柵尺的工作原理可行性。其次,使用solidworks構(gòu)建封閉式光柵尺的結(jié)構(gòu)模型,用非線性有限元軟件Abaqus對其進行動態(tài)仿真分析及優(yōu)化設(shè)計,終獲取封閉式光柵尺,。其三,考慮單純光柵尺測量速度的局限性,利用高冗余技術(shù),結(jié)合光柵尺和增量光柵尺的各自優(yōu)點,設(shè)計高冗余光柵尺,實現(xiàn)高速,、高精度位置測量。后,在光學隔振臺上建立實驗,以超精密氣浮直線電機使用對象,分析單純封閉式光柵尺誤碼特征,獲取速度（不產(chǎn)生誤碼）,確定高冗余光柵尺的切換速度,；驗證高冗余光柵尺的可行性,測試其測量能力極限。
1037265式單碼道線編碼器位移選秉銘DFS60B-S4EA00256密方法發(fā)展,人們對高精度的傳感器提出了越來越迫切的需求,。式光柵尺是2005年出現(xiàn)在市場的一種新型線位移傳感器,相對于傳統(tǒng)的增量式光柵尺而言,它具有測量精度高,、抗干擾性強、斷電后再工作無需回零點,、無累計誤差、位置計算在讀數(shù)頭內(nèi)完成等優(yōu)點,因此,被廣泛使用在各種中高檔數(shù)控機床和精密測量設(shè)備當中,。隨著式光柵尺的推廣與使用,為了方便用戶對設(shè)備上的光柵尺進行快速,、便捷的信號檢測;與此同時,為了方便光柵尺生產(chǎn)商在研發(fā)階段對光柵尺產(chǎn)品的反復檢測與調(diào)試,以及在售后階段能方便得對產(chǎn)品進行有效的維護,這都需要一套完善的式光柵尺信號檢測平臺來進行實現(xiàn)。在國外,*的光柵尺產(chǎn)商都會根據(jù)自身產(chǎn)品研發(fā)特定的檢測平臺,用于快速的推廣和便捷的維護自身式光柵尺產(chǎn)品;在國內(nèi),由于對式光柵尺的研究起步比較晚,目前還沒有類似系統(tǒng),。本文在結(jié)合國內(nèi)外現(xiàn)有的式光柵尺檢測技術(shù)和當前式光柵尺產(chǎn)品需求的基礎(chǔ)上,深入的研究式光柵尺信號檢測的原理、常見故障的類型和診斷方法,、誤差測量和補償方式,從而設(shè)計出一款式光柵尺信號檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)由采集卡和上位機組成,用于實現(xiàn)式光柵尺的在線信號檢測與修調(diào),、故障診斷、誤差的測量與補償?shù)裙δ?。首先研究了式光柵尺信號檢測的原理,確定信號檢測的方法,包括了增量信號和信號;同時研究了式光柵尺常見的故障類型及其診斷方式,。設(shè)計了以STM32為核心控制器的信號采集卡,該采集卡配備有式信號采集模塊,、增量信號采集模塊、激光干涉儀接口模塊,、上位機接口模塊等,。采集卡作為上位機和光柵尺之間的通訊橋梁,接受上位機的命令和參數(shù),對光柵尺進行讀寫操作,并反饋到上位機中。當用于對式光柵尺進行誤差測量時,該采集卡可為激光干涉儀提供觸發(fā)信號,。設(shè)計了信號檢測系統(tǒng)的上位機軟件,該軟件基于Qt環(huán)境,采用模塊化方式開發(fā)。包括有網(wǎng)絡協(xié)議模塊、產(chǎn)品信息與位置值采集模塊,、故障診斷模塊,、信號檢測模塊,、光電參數(shù)修調(diào)模塊以及誤差測量與補償模塊,每個模塊都采用獨立封裝的方式,用戶可以根據(jù)實際的需求進行加載。上位機軟件的主要的功能是作為人機交互的界面,其根據(jù)與采集卡之間的通訊協(xié)議,向采集卡發(fā)送命令與參數(shù),并從采集卡中獲取反饋信息,經(jīng)過處理分析后實時得顯示在界面上,。研究了式光柵尺測量誤差的補償方法,。分析了影響式光柵尺精度的誤差因素,搭建起誤差檢測平臺,可實現(xiàn)對光柵尺的快速誤差測量;提出了誤差補償方法,并把補償數(shù)據(jù)寫入到光柵尺讀數(shù)頭中,終實現(xiàn)對式光柵尺測量誤差的快速,、高效補償。運用本文的研究方法,完成了式光柵尺信號檢測系統(tǒng)的設(shè)計,實現(xiàn)了對式光柵尺在線的信號檢測與修調(diào).