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PILZ光電編碼器的信號誤差補償和故障 
近年來,隨著航空航天事業(yè)的快速發(fā)展,在空間激光通信等一些特殊系統(tǒng)中,為了實現(xiàn)對目標的精確定位、跟蹤,對測量技術提出了很高的要求。PILZ光電編碼器作為一種高精度測量設備,在這些系統(tǒng)中能夠精確地輸出位置和速度信息。但由于其機械結(jié)構(gòu)的特殊性和傳統(tǒng)譯碼電路的局限性,當環(huán)境因素十分惡劣時,編碼器可靠性往往很難保證。

PILZ光電編碼器的信號誤差補償和故障
根據(jù)空間光通信的實際需要,對PILZ光電編碼器進行了信號補償和故障診斷兩個方面的研究。首先,根據(jù)實際中選用的PILZ光電編碼器,對其工作原理進行了詳細闡述,從機械結(jié)構(gòu)的角度分析了軸系對編碼器精度的影響。其次,對傳統(tǒng)的PILZ光電編碼器譯碼系統(tǒng)中存在的常見問題進行了改進,完成了新型譯碼系統(tǒng)的硬件設計和軟件編寫,并對其性能進行了測試,經(jīng)調(diào)試能夠?qū)崿F(xiàn)23位無跳碼。同時,深入研究了影響光柵信號的關鍵性指標。從等幅性、直流漂移量、正弦性和正交性四個方面進行了定量分析,并對造成的各種誤差提出了相應的補償方法:通過利用譯碼電路實現(xiàn)對幅值偏差和直流漂移量的自適應補償,用神經(jīng)網(wǎng)絡自適應濾波器來消除諧波信號,對正交性偏差利用信號點積測量及相量校正的方法來完成補償。經(jīng)過仿真調(diào)試,有效的改善了光柵信號的質(zhì)量。再次,考慮到現(xiàn)有PILZ光電編碼器的碼盤大多是玻璃材質(zhì),當受到震動等因素影響時,容易出現(xiàn)破損。針對此問題提出了一種基于希爾伯特-黃變換的碼道故障辨識方法,通過仿真測試,該方法可以檢測出各個碼道是否發(fā)生故障。PILZ光電編碼器通常利用細分兩路正交的碼盤精碼信號達到高分辨力的目的,為使細分技術更加完善,對基于三角波和基于正余弦波的兩種細分方法進行了專題研究。分別對理想信號中存在直流誤差、幅值誤差、基波相位誤差、高次諧波誤差幾種典型誤差情況進行了分析,比較兩種基于不同波形細分方法的抗干擾能力。實驗對精碼信號介于正余弦波和三角波之間的編碼器進行測試,對于同一臺編碼器,采用正余弦波細分時精度為36″,采用三角波細分時精度為42″。結(jié)果表明:基于正余弦波的細分方法抗干擾能力優(yōu)于基于三角波的細分方法。對于高精度PILZ光電編碼器研制和生產(chǎn)時,可利用正余弦波對精碼信號進行細分或?qū)嶋H信號校正至標準正余弦波再細分。

PILZ光電編碼器的信號誤差補償和故障
zui后,根據(jù)獲得的故障信息,如果只是某一段碼道損壞時,可以利用相鄰碼道之間的函數(shù)關系,用好的碼道推算出故障碼道信息;如果碼盤多處損壞時,根據(jù)式和增量式PILZ光電編碼器工作原理,設計出只利用好的碼道來使編碼器工作,這在一定程度上提高了PILZ光電編碼器的可靠性。