基于莫尔条纹的精密测速方法研究

【摘要】随着科学技术的发展，对光电精密跟踪伺服系统的位置精度、速度精度和速度平稳性提出了更高的要求。因此，开展伺服系统的精密测速方法研究对提高光电精密跟踪测量设备的性能指标具有重要意义。光电轴角编码器作为一种先进的位置传感器，具有精度高、体积小、抗干扰、使用寿命长等优点。在光电精密跟踪测量设备中，常采用光电轴角编码器实现位置测量。为了提高伺服控制系统的速度精度和平稳性，本文采用光电轴角编码器的精码莫尔条纹光电信号，开展了基于莫尔条纹的精密测速方法研究。在参考国内外文献基础上，研究了光栅莫尔条纹产生的原理及伺服控制系统的测速方法；结合非线性跟踪微分器理论，提出了一种基于莫尔条纹的精密测速方法。以TMS320F28335和CPLD1270为控制核心，建立了基于莫尔条纹的精密测速系统，采用非线性跟踪微分器对莫尔条纹光电信号滤波及微分处理，降低了信号噪声，实现了系统速度和加速度的精密测量，并将数据传送到上位机进行显示、存储和分析。建立了速度方向辨别状态机，在CPLD中采用Verilog语言编程实现了速度方向辨别功能，有效消除了测得速度方向信号中的干扰噪声，提高了速度检测的精度。运用本文研究的方法对采用21位光电轴角编码器的系统进行测速实验，测速范围为0°/s到50°/s，速度误差小于±0.005°/s（±18〞/s），加速度误差小于±0.02°/s2（±72〞/s2）。实验结果表明：本方法可以测得系统的速度及加速度，有效增加低速时的采样频率，提高了速度测量的平稳性、精度和实时性。
【作者】黄法军；
【导师】万秋华；
【作者基本信息】中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所)，机械电子工程，2013，硕士
【关键词】莫尔条纹光电信号；精密测速；跟踪微分器；光电轴角编码器；

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