超小型矩陣編碼器的研究.pdf

1、光電編碼器是一種角位移測(cè)量裝置，它利用光電轉(zhuǎn)換原理，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖或數(shù)字量，從而定量輸出角度值，具有體積小，精度高，工作可靠等優(yōu)點(diǎn)。由于我國(guó)載人航天事業(yè)的發(fā)展，對(duì)輕型編碼器的需求量不斷增加，編碼器向高精度、超小體積和智能化方向發(fā)展。但是，受傳統(tǒng)編碼器碼盤刻劃工藝和編碼方法的限制，編碼器的超小體積和高分辨力是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，而現(xiàn)有的超小型編碼器都是通過(guò)在一定程度上降低編碼器的精度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。針對(duì)目前這種情況，提出了一種新型編

2、碼器--超小型絕對(duì)式矩陣編碼器。
　　本文首先對(duì)絕對(duì)式光電編碼器的編碼原理進(jìn)行了分析，采用格雷碼的編碼機(jī)制，提出了一種新型的矩陣編碼方式，即通過(guò)刻劃兩圈矩陣碼道進(jìn)行12位矩陣編碼，實(shí)現(xiàn)了編碼器體積的超小化，其體積約為φ30mm×15mm；并提出了增加光電讀數(shù)頭，以提高光學(xué)信號(hào)利用率的方法，實(shí)現(xiàn)了從循環(huán)二進(jìn)制碼到自然二進(jìn)制碼的轉(zhuǎn)換。
　　其次，對(duì)超小型矩陣編碼器的精碼校正方法、細(xì)分方法和辨向方法進(jìn)行了分析，提出了可行性方案，并

3、在仿真電路中得以驗(yàn)證。
　　然后，對(duì)基于FPGA的數(shù)字譯碼系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，通過(guò)器件選型和外圍擴(kuò)展電路設(shè)計(jì)，構(gòu)建起基于FPGA的信號(hào)處理系統(tǒng)。通過(guò)FPGA的內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字譯碼、FIFO(FirstInputFirstOutput)和串口輸出等功能。
　　最后，對(duì)編碼器的測(cè)量誤差進(jìn)行了分析，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明編碼器分辨率達(dá)到了22位，精度達(dá)到了0.8”，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析計(jì)算相符，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。該編碼器突破了傳統(tǒng)