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光电编码器检测定位系统

发布时间:2022-04-01 发布时间:
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光电编码技术是精密仪器定位系统中的重要技术之一。它作为数字变换器应用于长度、角度的定位系统已有几十年的历史。随精密仪器的不断发展,光电编码技术的应用不断扩大,光电编码技术发展速度和技术上的进步也更加显著。

编码器的种类很多,可根据编码器的形状、编码方式、检测方式及光路方式而分成不同的类型,如图9 - 37所示。

光电编码器从形状上看有旋转形和直线形两种。旋转形如图9 - 38所示,在这种型式中,刻度呈圆盘形状,如圆光栅、码盘等,并具有以轴承支承的旋转轴。直线型如图9-39所示。在这种形式中,刻度呈直线形,可以直接用于长度定值,通常主刻尺安装在固定部件上。

从编码器的编码方式看有增量式和绝对式两种。增量式刻度的节距是均一的,所以能进行增量测量和定位。由于采用计数器来表示位置,因而可以任意进行置零。这种方式构造简单,并容易做到小型化,如目前使用的光电游标卡尺等。在绝对式刻度中,表示绝对地址的各种符号,相应地代表了各种单位的长度(角度),所以可以进行绝对测量和定位。由于这种方式是直接表示位置(即用信号来表示位置),因此置零时必须根据是否扣除起始点的地址而进行符号交换。

(1)光电式编码器光源和接收元件之间配置着两只刻度尺(主要刻度尺和指示刻度尺),并由它们相对移动所产生的光闸效应转换成电信号,与其他方式相比,这种方式刻度尺的节距较细,精度较高,并且响应速度也较快。

①平行狭缝方式(见图9 - 40)-光闸莫尔条纹这种方式的光闸效应是由两刻度尺的平行刻线产生的,故明暗反差(信噪比)高。同时,又由于位相信号是由位置相互错开的两组刻线群产生的,所以刻度尺的倾斜影响较小。

②莫尔条纹方式(见图9 - 41)——横向莫尔条纹当指示刻度尺与主刻度尺的刻度之间相互倾斜时便产生横向莫尔条纹。与平行狭缝方式相比,反差稍低,刻度尺的倾斜会影响信号的相位变动。

③游标条纹方式(见图9 - 42)——纵向莫尔条纹这种方式中,两刻度尺的节距稍微不相等时,便会产生它们节距最小公倍数的节距条纹——纵向莫尔条纹。

④全息照相刻度方式(见图9 - 43) 它是将激光的干涉条纹投射在玻璃刻度尺上,从而获得激光光源的全息图,并进行读数的一种方式。由刻度尺所得到信号的读数值极小,一个节距仅为1/16μm,甚至可达到0.01μm。

(2)电磁式编码器该方式是由运动刻度尺所产生的一定周期的磁场,对固定刻度尺一侧的检测部件产生电磁感应。在这种方式中刻度尺的节距较粗,并容易受到外界磁力的影响。

①磁性刻度尺方式该方式是以多隙读数头对磁性刻度尺进行读数的一种方式。虽然容易制作成较长的刻度尺,但难以增加其绝对编码和磁道数。

②感应式传感器方式该方式(见图9 - 44)是对主刻度尺上2 mm节距的导电图施加交变电流,并以滑块所感应的电压调制载波,从而使主刻度尺的移动变为电信号。在这种方式中,无论如何布线都必须使得两只刻度尺相接以形成一只长刻度尺。另外还必须有与旋转类型中同样方式的同步机和解析机。


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