汪雨冰, 王 睿, 于永江, 杨 罕

(吉林大学 电子科学与工程学院, 长春 130012)

0 引 言

光电轴角编码器, 又称光电角位置传感器, 是一种集光、 机、 电为一体的精密数字测角装置。它以高精度计量圆光栅为检测元件, 通过光电转换, 将角位置信息转换成数字代码。其具有精度高、 测量范围广、 体积小、 重量轻、 使用可靠和易于维护等优点, 被广泛应用于雷达、 机器人、 光电经纬仪和数控机床等诸多领域[1-6]。

增量式编码器不同于绝对式编码器, 其码盘的刻线间隔均一, 对应每个分辨率区间, 输出一个增量脉冲方波[7], 具有结构简单, 易于实现小型化等优点。由于增量式编码器的这些特点, 一般并不使用增量式编码器进行角度测量, 而用作伺服系统的速度反馈元件。因此增量式编码器的输出方波信号的精度对伺服系统尤其重要。

笔者在分析了增量式光电编码器输出精度对伺服系统的影响后, 提出一种高精度增量式光电编码器的设计方法。该编码器码盘一周刻划3 240线, 数据处理系统完成对莫尔条纹信号的10倍准确细分。经实际检测, 所设计编码器正交性偏差优于10%, 均匀性偏差优于15%, 极大地减小了应用增量式编码器时伺服系统的抖动, 有利于提高伺服控制系统的控制精度。

1 增量式光电编码器原理

增量式光电编码器原理图如图1所示。包括发光管、 光栅码盘、 狭缝和光电接收元件。其中, 光栅码盘和狭缝组成一对光栅副, 主轴带动光栅码盘, 与狭缝形成相对运动。……