基于栅栏图像筛选的直线电机动子位置检测方法研究

【摘要】在直线电机伺服控制系统中,直线电机动子位置的快速准确检测是实现系统精密定位的关键,是现代直线电机的研究热点内容。传统的用于获取直线电机动子位置信息的方法有很多,但是容易受到外界环境干扰或者传感器件本身性能的影响,实际应用效果并不理想。图像测量技术是多种学科结合的新兴技术,具有非接触、高精度、测量对象广、易于实现自动化等特点,在位置检测领域有很好的应用前景。本课题针对传统检测方式存在的缺陷和实际测量要求,围绕直线电机动子位置检测的图像测量方法进行了以下几方面的研究：1、介绍了目前实现直线电机位置检测的方法的原理和优缺点,阐述了图像测量技术的思想,以及图像测量技术在工业、医学、交通等各个领域的应用,特别是在位置检测领域的应用具有不可取代的优势,由此引出了本课题的研究背景和主要内容。2、研究了直线电机动子位置检测的图像像素级测量算法原理和实现思想,通过仿真实验初步验证了该算法的性能,根据直线电机结构和运动特点设计了直线电机动子位置检测平台,并对图像像素级测量算法进行实验验证和误差分析。3、针对图像像素级测量算法存在的测量误差,提出以图像亚像素级测量算法进行误差修正,对图像亚像素级测量算法的原理和可行性进行分析研究,设计相关实验,验证了采用图像像素级和亚像素级结合的方法用于位置检测有很好的测量效果。4、对图像测量算法进行抗干扰性分析,得到算法抗干扰性的强弱与图像信息特征存在映射关系,提出通过构造栅栏图像的方法对算法进行优化。5、根据图像灰度梯度和与图像抗干扰性的映射关系,阐述了生成栅栏图像的理论依据；分析了栅栏图像周期性特点对抗干扰性的影响,提出了栅栏图像的筛选方法；采用栅栏图像条纹宽度序列的相关数组系数和标准差为双重度量函数,对不合格的栅栏图像进行剔除,确定最终选取栅栏图像,设计—组对比实验验证该方法的有效性；对最终选取的栅栏图像进行抗噪声和部分遮挡能力的仿真实验,结果表明最终选取的栅栏图像具有很强的抗干扰性能,用于直线电机动子位置检测的测量误差更小,验证了采用栅栏图像筛选方法进行优化的可行性。
【作者】王荔枝；
【导师】赵吉文；
【作者基本信息】安徽大学，检测技术与自动化装置，2014，硕士
【关键词】直线电机；位置检测；像素级；亚像素级；栅栏图像筛选；

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