高精度編碼器的精度校核研究

呂思雨 盧博奇 徐安果 于博

摘要：針對當前編碼器檢測系統存在安裝調試難、系統結構復雜等缺點，提出了一種基于激光干涉儀和多齒分度盤的檢測技術，完成了編碼器裝較平臺的總體結構設計，解析了檢測系統的工作原理和實現流程。

關鍵詞：編碼器;激光干涉儀;多齒分度盤;裝校平臺

1.引言

編碼器作為角度測控系統的一種重要傳感元器件，以高分辨率和強抗干擾性等優點，已得到很多領域的廣泛應用。但隨著其應用領域的不斷擴展、精度的不斷提高，對其檢測系統也提出了更高的要求。傳統的編碼器檢測系統多采用金屬多面棱體檢測、高精度編碼器檢測，由于安裝調試難、結構復雜、通用性弱、性價比低等缺點，在一定程度上限制了編碼器在現代技術領域中的發展，所以對編碼器檢測系統的進一步研究已迫在眉睫。文章針對編碼器檢測系統的問題，提出了運用激光雙頻干涉原理及多齒分度盤技術，對中小尺寸高精度編碼器進行精度校核方法及裝置，由于理念的領先、技術的優勢，所以其具有更高的檢測精度，可以很好的解決目前高精度編碼器的校核難問題。

2.總體校核方案

編碼器裝校平臺的研制以通用性、高精度、高效率、智能化為目標，采用光、機、電、算相結合的先進技術，實現對光電編碼器的自動校準。

2.1總體結構

為了實現中小尺寸高精度編碼器誤差檢測的精度要求，同時，使其誤差檢測具有操作方便、實用性好、通用性強、測量結果準確等優點，因此，提出如下校核裝置。

如圖1所示，該裝置由轉角標定機構和傳動機構組成，其中：

（1）轉角標定機構由分度器、激光發生器、干涉鏡、反射鏡組成，分度器內含有多齒分度盤，其多齒分度盤的轉動精度為±1″，所以此裝置可對高精度的編碼器進行精度校核如分辨率為位、位或更高精度的編碼器。分度器上表面通過螺栓連接與反射鏡固定在一起，分度器下表面同樣也通過螺栓連接與托盤固定在一起，這樣，就使得反射鏡、分度器、托臺三者無相對運動。干涉鏡通過磁力裝置與固定支架相連，這樣使得干涉鏡靜止于固定支架上。激光發生器用三角支架固定于一旁，使其發出的激光束與干涉鏡相垂直。托臺通過鎖緊軸套、緊固螺栓與被檢測編碼器連成一體，被檢測編碼器與分度器通過對中螺栓可以保證二者同軸，因此，分度器隨著被檢測編碼器的轉動而轉動，也就是說當被檢測編碼器轉動一個角度時，分度器也會轉動相同大小的角度。

（2）傳動機構由鎖緊軸套、托臺、緊固螺栓、對中螺栓、固定支架、法蘭螺栓、止推軸承組成。圖1中標號10為被檢測編碼器。圖中鎖緊軸套是過渡件，通過選擇內徑尺寸合適的鎖緊軸套件就可以對不同尺寸的編碼器進行緊固，并檢測校核。止推軸承軸圈與鎖緊軸套底面相連，止推軸承底座與固定支架相連，所以通過止推軸承就可以分離分度器、托臺與固定支架的相對運動，并且止推軸承也起到了支撐分度器、鎖緊軸套、托臺的作用。法蘭螺栓在此裝置中是用來固定被檢測編碼器的，被檢測編碼器通過法蘭螺栓被固定于固定支架上，這樣使得被檢測編碼器的轉軸具有更穩定的運動。對中螺栓在此裝置中起對中作用，通過調整對中螺栓的位置，使得分度器與被檢測編碼器二者保持同軸，待同軸后就可以認為被檢測編碼器轉動角度與分度器轉動的角度相同。

2.2工作流程

此裝置在進行中小尺寸高精度編碼器校核時，在轉動被檢測編碼器之前，先用激光標定一下反射鏡當前所在的位置，之后，讓被檢測編碼器主動轉動一個角度，因為分度器與被檢測編碼器通過傳動機構已連為一體，所以分度器也會轉動同樣大小的角度，待編碼器靜止不動時，將其編碼器的轉角值輸出給多齒分度盤因為多齒分度盤具有±1″的轉動精度，所以可以認為多齒分度盤的轉動是準確的，多齒分度盤以相反的方向轉動編碼器輸入的轉角值，待帶轉動結束后，用激光再次標定反射鏡當前的位置，由于反射鏡先后兩位置發生了變化，即激光束的光程差發生了改變，那么這個光程差經處理即可得到被檢測編碼器的轉動誤差值，圖2所示為檢測裝置的操作流程圖。

3總結

提出了新型編碼器裝校測量方法，研究了激光干涉儀的角度測量模型，搭建了編碼器裝較平臺的總體結構，解析了檢測系統的工作原理。

參考文獻：

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（作者單位：長春工程學院 機電學院）