使用線陣CCD高倍細(xì)分的單碼道的絕對(duì)編碼進(jìn)行測(cè)角技術(shù)的研究論文

　　單碼道絕對(duì)式光電軸角編碼器綜合運(yùn)用了單碼道編碼技術(shù)和線陣CCD圖像測(cè)量技術(shù)，具有高分辨率、高精度、小型化、非接觸測(cè)量的特點(diǎn)。碼盤(pán)由不同寬度的線條（或窗口）代表不同的編碼，線條（或窗口）的中心則代表碼盤(pán)的分度間隔?；?a href='http://ttokpm.com/v/tag/773/' target='_blank' class='arckwlink_none'>工作原理是：用LED作為光源來(lái)照射碼盤(pán)，線陣CCD圖像傳感器將包含位置信息的空間光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為時(shí)域電信號(hào)，計(jì)算機(jī)采集信號(hào)。先根據(jù)碼表讀出角位置讀數(shù)的大數(shù)部分，再基于CCD細(xì)分技術(shù)對(duì)碼盤(pán)的角位置信息進(jìn)行細(xì)分，求得角度讀數(shù)的小數(shù)部分，最后將二者合成為碼盤(pán)相對(duì)CCD電零位之間的絕對(duì)角度值。

　　單碼道絕對(duì)式光電軸角編碼器的設(shè)計(jì)涉及編碼技術(shù)、碼盤(pán)制造、精密軸系、光學(xué)成

　　像系統(tǒng)、光電轉(zhuǎn)換器件、信號(hào)采集與處理、圖像處理軟件等，所有這些環(huán)節(jié)都影響最終測(cè)角精度。本論文研究了提高光電圖像測(cè)量系統(tǒng)的性能方法，采用適當(dāng)?shù)募?xì)分方法設(shè)計(jì)了滿足要求的圖像測(cè)量軟件，達(dá)到了提高測(cè)角系統(tǒng)的分辨率和精度的目標(biāo)，碼盤(pán)制作和軸系問(wèn)題不在本論文研究范圍之內(nèi)。課題來(lái)源于某電子經(jīng)緯儀生產(chǎn)企業(yè)。本論文研究成果的要點(diǎn)是：

　　1.提出并實(shí)現(xiàn)了一種獨(dú)特的編碼方法及其計(jì)算程序；

　　2.基于CPLD和14微米像元的綠光線陣CCD組成了光電檢測(cè)與圖像數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；

　　3.提出了以二次多項(xiàng)式曲線最小二乘擬合的算法計(jì)算碼盤(pán)線條圖像的中心并對(duì)多線條中心取平均的方法，降低碼盤(pán)制作誤差的影響，提高了角度計(jì)算的準(zhǔn)確度；

　　4.用CCD圖像檢測(cè)幾何中心的靈敏度達(dá)到了0.012像素當(dāng)量；

　　5.完成了實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該裝置的顯示分辨率為1”，多次靜態(tài)測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差少于1.2”。綜合測(cè)角精度與軸系精度及碼盤(pán)制作有關(guān)，在二者皆為較高精度的情況下，本論文的實(shí)驗(yàn)在與光柵精密測(cè)角系統(tǒng)對(duì)比時(shí)，達(dá)到了全圓測(cè)角最大間隔差小于10”的精度（內(nèi)含光柵測(cè)角系統(tǒng)的誤差約5“-6”）。