本文關(guān)鍵詞：基于FPGA的增量式編碼器自動檢測系統(tǒng)研究

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【摘要】：光電編碼器是一種以光柵莫爾條紋技術(shù)為基礎(chǔ)的角位移傳感器,通過光電轉(zhuǎn)換,將輸入的角位置信息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)數(shù)字代碼,廣泛用于工業(yè)控制、自動化及精密測量等領(lǐng)域。光電編碼器按碼盤類型可分為增量式和絕對式兩大類型。增量式光電編碼器精度高、結(jié)構(gòu)簡單,廣泛應(yīng)用于測速領(lǐng)域。隨著增量式光電編碼器應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,為了保證編碼器的可靠性,需要對其精度進(jìn)行檢測。目前的編碼器檢測裝置大多數(shù)只適合對絕對式編碼器進(jìn)行精度檢測,無法實(shí)現(xiàn)增量式編碼器的精度檢測。因此,研究高精度、高效率的檢測裝置具有重要意義和實(shí)用價值。在參考國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)基礎(chǔ)上,研究了增量式光電編碼器的工作原理及檢測方法;分析了目前增量式編碼器誤差檢測方法的優(yōu)缺點(diǎn);提出了基于角度的增量式編碼器誤差檢測方法,并建立了基于FPGA的自動檢測系統(tǒng)。設(shè)計(jì)了高精度基準(zhǔn)編碼器的細(xì)分電路,實(shí)現(xiàn)了莫爾條紋光電信號512細(xì)分。以Xilinx公司生產(chǎn)的Spartan-III系列XC3S400芯片作為核心器件,設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集處理硬件電路、串行通訊電路和LCD液晶顯示電路,實(shí)現(xiàn)了基準(zhǔn)編碼器和被檢增量式編碼器輸出信號的自動采集與誤差計(jì)算,并將檢測結(jié)果傳送到LCD液晶顯示器上,同時送至計(jì)算機(jī)中做進(jìn)一步分析處理。采用VHDL語言編寫了數(shù)據(jù)采集、LCD液晶顯示、串行通訊及誤差計(jì)算程序,取代人工記錄及誤差計(jì)算,實(shí)現(xiàn)了增量式編碼器均勻性、正交性誤差的自動檢測。運(yùn)用本文研究的增量式編碼器自動檢測系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了對輸出脈沖周期數(shù)為32400、分辨力為100的增量式編碼器均勻性、正交性誤差的檢測,將一臺編碼器的檢測時間由原來的2~3分鐘縮減為30秒。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該檢測系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對增量式編碼器均勻性、正交性誤差的自動檢測,避免了編碼器主軸轉(zhuǎn)速不均勻帶來的檢測誤差,有效提高了檢測效率及準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：增量式編碼器 誤差檢測 自動檢測 FPGA
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP274;TN762
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-26
• 1.1 引言12
• 1.2 課題背景及研究意義12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-24
• 1.4 論文研究的主要內(nèi)容24-25
• 1.5 本章小結(jié)25-26
• 第2章 增量式光電編碼器基本原理及檢測方法26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 增量式光電編碼器工作原理26-27
• 2.3 光電編碼器細(xì)分原理27-30
• 2.4 增量式光電編碼器常用的檢測方法30-31
• 2.5 本章小結(jié)31-34
• 第3章 增量式編碼器自動檢測系統(tǒng)構(gòu)建34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 基于角度的增量式編碼器誤差檢測方法34-36
• 3.3 增量式編碼器自動檢測系統(tǒng)建立36-37
• 3.4 檢測系統(tǒng)的誤差分析37-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第4章 增量式編碼器自動檢測系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)42-54
• 4.1 引言42
• 4.2 系統(tǒng)硬件電路實(shí)現(xiàn)42-43
• 4.3 基準(zhǔn)編碼器硬件細(xì)分電路43-48
• 4.4 數(shù)據(jù)采集處理電路48-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 增量式編碼器自動檢測系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理軟件54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 基于FPGA的主程序模塊軟件54-55
• 5.3 數(shù)據(jù)采集處理軟件55-62
• 5.4 液晶顯示控制軟件62-63
• 5.5 本章小結(jié)63-64
• 第6章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析64-72
• 6.1 引言64
• 6.2 實(shí)驗(yàn)裝置建立64-65
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-70
• 6.4 本章小結(jié)70-72
• 第7章 結(jié)論與展望72-74
• 7.1 引言72
• 7.2 主要研究成果及結(jié)論72-73
• 7.3 創(chuàng)新點(diǎn)73
• 7.4 展望73-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 在學(xué)期間學(xué)術(shù)成果情況78-80
• 指導(dǎo)教師及作者簡介80-82
• 致謝82

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本文編號：666108