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德國(guó)PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
隨著工業(yè)自動(dòng)化事業(yè)的發(fā)展，皮爾茲編碼器的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)上不斷涌現(xiàn)新技術(shù)原理新結(jié)構(gòu)形式的皮爾茲編碼器。在皮爾茲編碼器生產(chǎn)過(guò)程中，皮爾茲編碼器在線(xiàn)檢測(cè)分析儀器至關(guān)重要，它關(guān)系到皮爾茲編碼器質(zhì)量的控制，可以分析皮爾茲編碼器的電氣性能，在其生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程中*。

德國(guó)PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
本文系統(tǒng)地介紹了皮爾茲編碼器的工作原理，在對(duì)皮爾茲編碼器有全面深刻認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，成功地完成了皮爾茲編碼器在線(xiàn)電氣性能測(cè)試和評(píng)價(jià)儀器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用一系列研究工作。該儀器提供的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)線(xiàn)性范圍達(dá)150轉(zhuǎn)/分～8000轉(zhuǎn)/分，單通道zui高采樣率1.25MS/s。該儀器可以同時(shí)顯示三個(gè)通道的波形，并實(shí)現(xiàn)通道的疊加。可以直接讀取增量型皮爾茲編碼器的A/B/Z各通道信號(hào)的相位差、幅值范圍、占空比大小、頻率、相位參數(shù)及其動(dòng)態(tài)特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)皮爾茲編碼器輸出脈沖的計(jì)數(shù)功能，綜合評(píng)估皮爾茲編碼器的電氣性能。研制工作為增量型皮爾茲編碼器的生產(chǎn)提供了參數(shù)調(diào)整、性能檢測(cè)和質(zhì)量控制的高性能新手段。 本文還通過(guò)皮爾茲編碼器電器特性在線(xiàn)檢測(cè)儀器進(jìn)行的調(diào)試實(shí)驗(yàn)、沖擊實(shí)驗(yàn)、高低轉(zhuǎn)速對(duì)比實(shí)驗(yàn)、碼盤(pán)落塵實(shí)驗(yàn)等一系列實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)了各項(xiàng)因素對(duì)皮爾茲編碼器性能的影響，本文還結(jié)合皮爾茲編碼器工作原理，討論在生產(chǎn)制造及應(yīng)用過(guò)程中，哪些因素對(duì)皮爾茲編碼器性能有重要影響，本文的研究成果對(duì)皮爾茲編碼器的制造與應(yīng)用不但具有學(xué)術(shù)意義，而且具有明顯的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
為了減少式光電編碼器的體積，增強(qiáng)編碼器的數(shù)據(jù)處理能力，設(shè)計(jì)了一種21位光電編碼器數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。該編碼器碼盤(pán)采用矩陣碼盤(pán)形式，分為粗碼和精碼，粗碼12位，其中一位校正碼道，精碼為一周4096對(duì)線(xiàn)。數(shù)據(jù)處理部分采用DSP芯片和AD轉(zhuǎn)換器相結(jié)合，將所有碼道的信息全部輸入到AD轉(zhuǎn)換器，DSP根據(jù)AD轉(zhuǎn)換器的值將原始信號(hào)轉(zhuǎn)換為21位編碼器的角度信息并顯示。該編碼器外徑為160mm,采用自準(zhǔn)直儀和正17面體對(duì)該編碼器精度進(jìn)行檢測(cè)，精度均方差為1.09s。
光電編碼器是一種利用光柵莫爾條紋為測(cè)量基礎(chǔ)的光電角位移傳感器。利用光柵和碼盤(pán)的相對(duì)位移從而產(chǎn)生莫爾條紋信號(hào)，通過(guò)皮爾茲細(xì)分和電子學(xué)細(xì)分，將位移轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)輸出。通過(guò)與計(jì)算機(jī)相連可以實(shí)現(xiàn)角度、轉(zhuǎn)速和角加速度的精密測(cè)量。光電編碼器具有精度高、體積小、抗干擾、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此廣泛用于工業(yè)控制、自動(dòng)化檢測(cè)及精密測(cè)量等領(lǐng)域。在高精度的測(cè)量控制系統(tǒng)中，光電編碼器的轉(zhuǎn)速是極其重要的反饋信息，因此，精確獲取光電編碼器的轉(zhuǎn)速具有重要意義。在速度計(jì)算過(guò)程中，不需要編碼器的輸出角度，有效的降低了編碼器測(cè)角誤差對(duì)編碼器測(cè)速精度的影響，實(shí)現(xiàn)了編碼器角度和速度的同時(shí)輸出，有效降低了系統(tǒng)的測(cè)速延時(shí)。提出了基于希爾伯特-黃變換的單莫爾條紋測(cè)速方法，研究了編碼器莫爾條紋光電信號(hào)的產(chǎn)生原理，以及希爾伯特-黃變換在瞬時(shí)頻率提取上的原理和優(yōu)勢(shì)。推導(dǎo)出編碼器輸出的莫爾條紋光電信號(hào)頻率與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系式。然后將莫爾條紋光電信號(hào)通過(guò)希爾伯特-黃變換，提取出光電編碼器的速度值。該方法可以避開(kāi)光電編碼器正交性誤差和等幅性誤差帶來(lái)的測(cè)速誤差，避免莫爾條紋信號(hào)直流分量帶來(lái)的測(cè)速誤差，有效的提高測(cè)速精度。

德國(guó)PILZ皮爾茲編碼器的發(fā)展
為了更加精確的獲得光電編碼器的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速，本文對(duì)基于莫爾條紋光電信號(hào)的編碼器測(cè)速方法進(jìn)行了分析和研究。通過(guò)查閱大量國(guó)內(nèi)外測(cè)速文獻(xiàn)，在了解國(guó)內(nèi)外編碼器測(cè)速方法優(yōu)缺點(diǎn)的前提下，提出了光電編碼器莫爾條紋測(cè)速方法。通過(guò)分析莫爾條紋光電信號(hào)的生成原理及誤差種類(lèi)，推導(dǎo)出莫爾條紋光電信號(hào)誤差對(duì)測(cè)速精度的影響。提出了基于莫爾條紋光電信號(hào)的全微分測(cè)速方法，分析了影響編碼器測(cè)速精度的因素，從莫爾條紋光電信號(hào)入手，加入了修正算法，通過(guò)全微分運(yùn)算得到光電編碼器的速度。