光柵衍射型絕對式軸角編碼方法和系統的研究

《光柵衍射型絕對式軸角編碼方法和系統的研究》是依託浙江大學，由袁波擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：光柵衍射型絕對式軸角編碼方法和系統的研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：袁波
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

絕對式軸角編碼器是一種廣泛套用於現代國防、航空航天、工業數控、精密測.量等領域的感測器，傳統的光度型絕對式軸角編碼器由於在碼盤刻線過細的情況下會導致光.通量不足和光衍射現象進而影響編碼器的正常工作，所以不能兼顧高解析度和小尺寸。為此，.本項目擬探索一種新穎的光柵衍射型絕對式軸角編碼技術，其碼盤圖案由不同方向和不同周期的衍射光柵排列在單圈上組成，利用陣列探測器檢測多個衍射光斑的空間位置，這些空間位置構成角度編碼，可使用電子細分或額外的衍射細分碼提高測角解析度。由此可見，這是一種更為靈活的非二進制編碼技術，由於其碼盤圖案的線寬在理論上不受限制，所以有利於碼盤的小型化。本項目將首先設計衍射絕對碼，然後在編碼理論的指導下構建編碼系統的光學照明模組和信號探測模組，最後對編碼系統進行集成並測試其工作性能。

結題摘要

現有的絕對式光電軸角編碼器均基於透光/不透光原理，所以碼盤的最小刻線寬度將限制其解析度大小，為此本課題提出並實現了一種基於光柵衍射原理的新型絕對式軸角編碼技術。課題的主要研究和解決了如下問題：①基於衍射光柵的衍射絕對碼的設計和實現；②衍射信號的收集和檢測，包括光學系統、探測器及光機結構；③衍射信號處理系統，包括粗碼解碼和信號細分。取得的主要成果是：提出了一套完整的衍射型絕對式軸角編碼器的實現方案，包括衍射絕對碼、衍射信號檢測、解碼及細分；建立了基於該原理的理論模型，為具體碼盤參數的確定提供了一種仿真方法，從而可為實際編碼器設計提供指導；搭建了一個衍射型絕對式軸角編碼原理樣機，碼盤直徑為40mm，解析度約為20.63’’，測角精度為78.00’’。課題的研究結果表明：基於光柵衍射原理的絕對式軸角編碼技術完全可行，採用合適的信號細分技術可以在滿足小尺寸的基礎上達到較高解析度。本課題的研究為絕對式軸角編碼器的設計提供了一種新的思路。