專利名稱：一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法。
二、技術(shù)背景編碼器的測(cè)角精度，是衡量編碼器品質(zhì)最重要的技術(shù)指標(biāo)之一，它決定著編碼器的應(yīng)用范圍。過去一般想提高編碼器的精度，通常采用的方法是在碼盤和狹縫的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上提高、提高軸系精度、提高加工裝調(diào)精度、提高信號(hào)處理精度、采用對(duì)徑、差分和溫度補(bǔ)償、采用電子學(xué)細(xì)分設(shè)計(jì)等方法。
其中與本發(fā)明最為接近的已有技術(shù)是全世界通用的基于兩路正交信號(hào)的電子學(xué)細(xì)分方法。該方法可以概括為如下三個(gè)步驟第一步通過光電器件從碼盤上提取兩路正交光電信號(hào)。
第二步將光電信號(hào)放大并通過A/D轉(zhuǎn)化變?yōu)閿?shù)字量。
第三步計(jì)算機(jī)將數(shù)字量按程序運(yùn)算，獲得與角度位置對(duì)應(yīng)的數(shù)字代碼，這個(gè)代碼包含了編碼器的測(cè)角精度。
這種方法存在的問題是信號(hào)的調(diào)整受到人為因素作用影響較大，不同的人調(diào)試信號(hào)效果差別較大，調(diào)整好的精度高，調(diào)的不好精度就差，人為因素影響最終的編碼器測(cè)角精度。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于克服人為因素對(duì)提高光電編碼器測(cè)角精度的影響，并能夠進(jìn)一步提高測(cè)角分辨力，為此建立一種新的方法。
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法。
解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是第一步通過光電器件從碼盤上提取三路相位互差為120度的三路光電信號(hào)。
第二步將三路光電信號(hào)輸入前置放大器放大后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)。同時(shí)利用三相制信號(hào)交流分量和恒等于零的特性，將三路放大信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)輸入到標(biāo)準(zhǔn)的三相加法電路。輸入信號(hào)通過放大電路調(diào)整使三路信號(hào)的直流分量部分保持一致，振幅保持一致，由于要處理的三路信號(hào)基波相同、振幅相等、直流分量一致、相位互差120度，故在此稱其為三相制信號(hào)。
當(dāng)有標(biāo)準(zhǔn)的三相制信號(hào)輸入加法電路時(shí)，輸出電壓交流分量為零。輸出信號(hào)電壓交流分量越小，輸入信號(hào)相差、振幅越穩(wěn)定。監(jiān)測(cè)輸出的交流分量為調(diào)整輸入提供了方便，可以提高調(diào)整精度。
第三步計(jì)算機(jī)將數(shù)字量按三相制信號(hào)細(xì)分程序運(yùn)算，見三相制信號(hào)細(xì)分流程圖，如圖1所示，首先讀出三相信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)數(shù)字量，消去直流分量，進(jìn)行象限判別，并保留象限判別結(jié)果，將三相信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)數(shù)字量取絕對(duì)值，獲得與第I象限規(guī)律相同的信號(hào)，按第I象限計(jì)算細(xì)分角度，依據(jù)保留的象限判別結(jié)果，加入象限修正值，返回細(xì)分角度值，獲得與角度位置對(duì)應(yīng)的數(shù)字代碼，這個(gè)代碼包含了編碼器的測(cè)角精度。
在三相細(xì)分程序中與正交細(xì)分相比，象限定義為六個(gè)。與正交細(xì)分方法相同的是各象限彼此相關(guān)，均可以按第一象限細(xì)分角度算法為θ＝arctg(fs/fc)，式中fs、fc為正交兩路信號(hào)，三相制信號(hào)第一象限細(xì)分角度算法為θ=arctg(3/(2+S)),]]>式中S＝(fa(θ)/fb(θ))，其它象限處理方法與正交信號(hào)處理方法相同。
本發(fā)明的積極效果由于三相制信號(hào)比正交信號(hào)信息多出三分之一，基頻信號(hào)分辨力也比正交信號(hào)分辨力高出三分之一，且三相制信號(hào)交流分量和恒為零，運(yùn)用這一特性可以提高光電編碼器的調(diào)整精度。所以基于三相制信號(hào)的編碼器比基于正交信號(hào)的編碼器可以進(jìn)一步提高細(xì)分分辨力和精度。
四

圖1是本發(fā)明中三相制信號(hào)細(xì)分程序流程圖。
五具體實(shí)施例方式按本發(fā)明方法第一步、第二步、第三步具體步驟實(shí)施。
權(quán)利要求
1.一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法，是通過光電器件從碼盤上提取光電信號(hào)，將光電信號(hào)放大后經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)，計(jì)算機(jī)將數(shù)字量按程序運(yùn)算實(shí)現(xiàn)的；其特征在于本發(fā)明的方法為第一步通過光電器件從碼盤上提取三路相位互差為120度的三路光電信號(hào)；第二步將三路光電信號(hào)輸入前置放大器放大后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)，同時(shí)利用三相制信號(hào)交流分量和恒等于零的特性，將三路放大信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)輸入到標(biāo)準(zhǔn)的三相加法電路。輸入信號(hào)通過放大電路調(diào)整使三路信號(hào)的直流分量部分保持一致，振幅保持一致；第三步計(jì)算機(jī)將數(shù)字量按三相制信號(hào)細(xì)分程序運(yùn)算，首先讀出三相信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)數(shù)字量，消去直流分量，進(jìn)行象限判別，并保留象限判別結(jié)果，將三相信號(hào)fa(θ)、fb(θ)、fc(θ)數(shù)字量取絕對(duì)值，獲得與第I象限規(guī)律相同的信號(hào)，按第I象限計(jì)算細(xì)分角度，依據(jù)保留的象限判別結(jié)果，加入象限修正值，返回細(xì)分角度值，獲得與角度位置對(duì)應(yīng)的數(shù)字代碼，這個(gè)代碼包含了編碼器的測(cè)角精度；在三相細(xì)分程序中與正交細(xì)分相比，象限定義為六個(gè)。與正交細(xì)分方法相同的是各象限彼此相關(guān)，均可以按第一象限細(xì)分角度算法為θ＝arctg(fs/fc)，式中fs、fc為正交兩路信號(hào)，三相制信號(hào)第一象限細(xì)分角度算法為θ=arctg(3/(2+S)),]]>式中S＝(fa(θ)/fb(θ))，其它象限處理方法與正交信號(hào)處理方法相同。
全文摘要
一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法，屬于光電測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域中涉及的一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高光電編碼器測(cè)角精度的方法。解決的技術(shù)方案是第一步通過光電器件從碼盤上提取三路相位互差為120度的三路光電信號(hào)；第二步將三路光電信號(hào)輸入前置放大器放大后輸入到A/D轉(zhuǎn)換器變?yōu)閿?shù)字量信號(hào)。同時(shí)利用三相制信號(hào)交流分量和恒等于零的特性設(shè)計(jì)三相加法電路。將放大的三相制信號(hào)輸入到加法電路監(jiān)測(cè)輸出的交流分量提高調(diào)整精度；第三步計(jì)算機(jī)將數(shù)字量信號(hào)按三相制信號(hào)細(xì)分程序運(yùn)算，獲得與角度位置對(duì)應(yīng)的數(shù)字代碼，表明了光電編碼器的測(cè)角精度。
文檔編號(hào)G01B11/26GK1731098SQ20041001108
公開日2006年2月8日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月8日
發(fā)明者王顯軍, 徐東 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所