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高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

左洋,  龙科慧,  刘兵,  周磊,  刘金国,  乔克

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左洋, 龙科慧, 刘兵, 周磊, 刘金国, 乔克. 高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1): 260-265.
引用本文: 左洋, 龙科慧, 刘兵, 周磊, 刘金国, 乔克. 高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法[J]. 红外与激光工程, 2015, 44(1): 260-265.
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Zuo Yang, Long Kehui, Liu Bing, Zhou Lei, Liu Jinguo, Qiao Ke. Method of analysis based on quality of Moriéfringe signals for high precision optical encoder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1): 260-265.
Citation: Zuo Yang, Long Kehui, Liu Bing, Zhou Lei, Liu Jinguo, Qiao Ke. Method of analysis based on quality of Moriéfringe signals for high precision optical encoder[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015, 44(1): 260-265.
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高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

  • 1.

    中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;

  • 2.

    中国科学院大学,北京100049

基金项目: 

国家自然科学基金(61108066)

详细信息
    作者简介:

    左洋(1987-),男,博士生,主要从事光电角位移传感器应用技术的研究。Email:zuoyang_1987@163.com

  • 中图分类号: TP212

Method of analysis based on quality of Moriéfringe signals for high precision optical encoder

  • 1.

    Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;

  • 2.

    University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

  • 摘要: 针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为/2 的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24 位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48和-0.21。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。
    Abstract: Aiming at the affection of Morifringe signal quality for high-precision encoder interpolation error,a method of analysis based on quality of morifringe signals for high precision optical encoder was presented. The signal parameters were obtained with using signal reconstruction and Fourier transform algorithm, which reflects the real Morisignal quality. The accuracy of interpolation error of measurement was improved. While the encoder is motion, the data acquisition card samplings two photoelectric signal with a phase difference of /2. The signal waveform was got by reconstruction algorithm of sampling the signal. Through the discrete Fourier transform algorithm analyzing reconstruction waveform, the parameters like DC component, amplitude, phase, and harmonic component were solved. Finally, dynamic interpolation error is obtained based on relationship between the signal parameters and interpolation error by experimental verification. Experimental results show that, the interpolation error of a 24-bit absolute rotary optical encoder was measured. Interpolation extreme errors are +0.48 and-0.21. Compared with traditional method of interpolation error measurement, this method measures quickly. It is applicable to real-time detection of encoder dynamic interpolation error at the actual work site.
  • [1]
    [2] Wu Hongsheng, Zeng Qifeng, Qiao Dong, et al. Filtering method of improving quality of grating Moire fringe [J]. Optics and Precision Engineering, 2011, 19(8): 1944-1949. (in Chinese) 吴宏圣,曾琪峰,乔栋,等. 提高光栅莫尔条纹信号质量的滤波方法[J].光学精密工程,2011,19(8): 1944-1949.
    [3]
    [4] Feng Yingqiao, Wan Qiuhua. Interpolation error calibration method of small photoelectric encoders[J]. Chinese Journal of Scientific Instrument, 2013, 31(6): 1374-1379. (in Chinese) 冯英翘,万秋华. 小型光电编码器细分误差校正方法[J]. 仪器仪表学报, 2013, 31(6): 1374-1379.
    [5] Feng Yingqiao, Wan Qiuhua, Sun Ying, et al. High resolution interpolation techniques of small photoelectric encoder [J]. Infrared and Laser Engineering,2013,42 (7): 1825-1829. (in Chinese) 冯英翘,万秋华,孙莹,等. 小型光电编码器的高分辨力细分技术[J].红外与激光工程,2013,42(7): 1825-1829.
    [6]
    [7]
    [8] Wu Yongzhi, Liu Yisheng, Wan Qiuhua, et al. Dynamic interpolation error measuring system for high precision optical encoder [J]. Journal of Jilin University (Engineering and Technology Edition), 2012, 42(1): 309-313. (in Chinese) 吴永芝,刘义生,万秋华,等. 高精度光电编码器动态细分误差测量系统[J]. 吉林大学学报(工学版),2012,42(1): 309-313.
    [9] Li Hong, Feng Changyou, Ding Linhui. Dynamic evaluation method for interpolation errors in photoelectric Encoder [J]. Chinese Journal of Sensors and Actuators, 2005, 18 (4): 927-930. (in Chinese) 李洪,冯长有,丁林辉. 光电轴角编码器细分误差动态评估方法[J]. 传感技术学报,2005,18(4): 927-930.
    [10]
    [11]
    [12] Liang Zhiguo, Geng Shuya. A precise evaluation method for the distortion of sine wave signal based on Fourier transform algorithm [J]. Acta Metrologica Sinica,2004,25(4): 357-361. (in Chinese) 梁志国, 耿书雅. 基于傅里叶变换的正弦信号源波形失真评价方法[J]. 计量学报, 2004, 25(4): 357-361.
    [13]
    [14] Jiang Yi, Gu Tianxiang. A novel way of improving spectra analysis precision with nonuinform sampling [J]. Chinese Journal of Scientific Instrument,2005,26 (12): 1290-1292. (in Chinese) 蒋毅,古天祥. 用非均匀采样实现谐波的高精度分析[J].仪器仪表学报,2005,26(12): 1290-1292.
    [15] Leng Jianhua. Fourier Transform[M]. Beijing:Qinghua University Press,2004. (in Chinese) 冷建华. 傅里叶变换[M]. 北京:清华大学出版社,2004.
    [16]
    [17]
    [18] Li Lin, Zhang Eryang, Lu Jun. Direct sampling theory of signal[J]. Journal of National University of Defense Technology, 2002, 24(1): 54-58. (in Chinese) 李琳,张尔扬,路军. 信号的直接采样理论[J]. 国防科技大学学报,2002,24(1): 54-58.
    [19] Xiong Wenzhuo,Kong Zhiyong, Zhang Wei. Phase correction of quartering deviation of photoelectric rotary encoder [J]. Optics and Precision Engineering, 2007, 15 (11): 1745-1748. (in Chinese) 熊文卓,孔智勇,张炜. 光电轴角编码器光电信号正交性偏差的相量校正方法[J]. 光学精密工程, 2007,15(11): 1745-1748.
    [20]
    [21]
    [22] Wang Xianjun. Errors and precision analysis of subdivision signals for photoelectric angle encoders [J]. Optics and Precision Engineering, 2012, 20(2): 379-386. (in Chinese) 王显军. 光电轴角编码器细分信号误差及精度分析[J].光学精密工程, 2012, 20(2): 379-386.
    [23] Yu Hai, Wan Qiuhua, Yang Shouwang, et al. Dynamic error acquisition system of absolute optical encoder [J].Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(7): 1809-1814. (in Chinese) 于海,万秋华,杨守旺,等. 绝对式光电编码器动态误差采集系统[J]. 红外与激光工程,2013,42(7):1809-1814.
  • [1] 成金龙, 朱立砚, 陈露, 杨忠明, 高志山, 袁群.  时空域共轭干涉复函数耦合的双波长干涉算法 . 红外与激光工程, 2024, 53(4): 20230661-1-20230661-11. doi: 10.3788/IRLA20230661
    [2] 李锟, 丁红昌, 曹国华, 侯翰.  光学连续闭环光电编码器误差检测系统 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210715-1-20210715-8. doi: 10.3788/IRLA20210715
    [3] 韩庆阳, 陈赟, 张红胜, 高胜英, 张晰.  航天级反射式光电编码器信号处理系统设计 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 135-141. doi: 10.3788/IRLA201948.S117010
    [4] 王涛, 赵建科, 田留德, 周艳, 杨利红, 陈琛, 段亚轩, 潘亮, 赵怀学, 刘锴, 万伟, 刘艺宁.  光电编码器与棱体轴线平行度对转角误差的影响 . 红外与激光工程, 2018, 47(2): 217001-0217001(8). doi: 10.3788/IRLA201847.0217001
    [5] 卢新然, 宋路, 万秋华, 于海, 刘小树.  基于空间位置的增量式光电编码器误差检测系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1017011-1017011(6). doi: 10.3788/IRLA201779.1017011
    [6] 杜颖财, 宋路, 万秋华, 杨守旺.  小波变换实现的光电编码器精确实时测速 . 红外与激光工程, 2017, 46(5): 517005-0517005(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0517005
    [7] 周子云, 于海.  光电编码器动态误差评估系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(6): 617002-0617002(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0617002
    [8] 于海, 万秋华, 梁立辉, 王树洁.  光电编码器的动态误码检测系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 917002-0917002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0917002
    [9] 高旭, 万秋华, 卢新然, 杜颖财, 陈伟.  莫尔条纹光电信号自动补偿系统 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 217002-0217002(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0217002
    [10] 高旭, 万秋华, 李金环, 王玉婷, 逄仁山.  光电轴角编码器莫尔条纹误差信号补偿 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 647-653.
    [11] 田爱玲, 刘婷, 刘剑, 刘丙才, 王红军.  单幅干涉条纹图的高精度波面重建技术 . 红外与激光工程, 2015, 44(4): 1203-1207.
    [12] 何帆, 白剑, 侯西云.  基于模板匹配的莫尔条纹倾角计算 . 红外与激光工程, 2015, 44(9): 2825-2830.
    [13] 于海, 梁立辉, 王树洁, 卢新然, 万秋华.  基于径向基函数神经网络的高精度基准编码器误差补偿 . 红外与激光工程, 2014, 43(12): 4123-4127.
    [14] 黄法军, 万秋华, 杨守旺, 赵长海, 于海.  莫尔条纹光电信号的非线性跟踪微分测速方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(6): 1930-1935.
    [15] 母一宁, 李平, 王贺.  单光栅与双光栅衍射角度检测对比分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1616-1620.
    [16] 冯英翘, 万秋华, 宋超, 赵长海, 孙莹, 杨守旺.  光电编码器两种精码波形细分方法原理误差对比 . 红外与激光工程, 2014, 43(7): 2283-2288.
    [17] 冯英翘, 万秋华, 孙莹, 赵长海, 杨守旺.  小型光电编码器的高分辨力细分技术 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1825-1829.
    [18] 于海, 万秋华, 杨守旺, 赵长海, 卢新然.  绝对式光电编码器动态误差采集系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1809-1814.
    [19] 高旭, 李俊峰, 张淑梅, 万秋华.  莫尔条纹光电信号细分误差的实时补偿 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 3013-3018.
    [20] 高旭, 万秋华, 杨守旺, 陈伟, 赵长海.  提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法 . 红外与激光工程, 2013, 42(6): 1508-1513.
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出版历程
  • 收稿日期:  2014-05-13
  • 修回日期:  2014-06-15
  • 刊出日期:  2015-01-25

高精度光电编码器莫尔条纹信号质量分析方法

  • 1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;
  • 2. 中国科学院大学,北京100049
    • 作者简介:

    左洋(1987-),男,博士生,主要从事光电角位移传感器应用技术的研究。Email:zuoyang_1987@163.com

  • 收稿日期: 2014-05-13
  • 修回日期: 2014-06-15
  • 刊出日期: 2015-01-25
基金项目:

国家自然科学基金(61108066)

  • 中图分类号: TP212

摘要: 针对莫尔条纹信号质量对高精度编码器细分误差的影响,提出了基于离散傅里叶变换分析莫尔条纹信号质量的方法。该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实地反应了莫尔条纹信号质量,提高了细分误差测量的准确性。编码器转动时,采集相位差为/2 的两路精码正弦光电信号,通过对采样信号的重构得到信号波形,利用离散傅里叶变换算法分析重构波形,求解信号的直流分量、幅值、相位和谐波分量等各项参数。最后,根据信号参数与细分误差的关系得到光电编码器的细分误差值,并进行了实验验证。实验结果表明,对某24 位绝对式光电轴角编码器细分误差进行测量,细分误差的峰值为+0.48和-0.21。相对于传统的细分误差测量方法,此方法测量速度快,测量精度高,适用于工作现场。

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