毕设资料--粗光栅测量系统的精度与跟踪速度分析

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1、工业化的发展，从机械化发展到自动化，现在已经向智能化、柔性化、信息化及安全生产等方面发展，而旋转编码器，正是这种发展所需要的表现突出的传感器。从旋转编码器的应用看，其既可作为角度传感器，又可间接作为长度传感器，或速度传感器。定位控制，最早是从行程开关开始，而后在接近开关、光电开关中的应用已是相当成熟，且方便易用，为工业从机械化向自动化发展作出了很大的贡献。可是，随着工业控制的不断发展，又有了新的要求，定位控制要智能化、柔性化、信息化并更加具有安全性，这样，绝对值旋转编码器的应用优点便凸显出来：旋转编码器已经越来越广泛地

2、被应用于各种工控场合，尤其是绝对值编码器将被更广泛地应用，其发展前景一片光明。旋转编码器未来的技术发展上，在速度传感器使用方面仍然是增量值编码器的应用，伺服电机应用要求编码器有更高的分辨率与精度；变频电机应用要求编码器抗干扰更好，信号传递更远；电梯同步拽引机应用需要正余弦信号的编码器信号曲线精度更高，便于获得细分后的精度。工业化的发展，从机械化发展到自动化，现在已经向智能化、柔性化、信息化及安全生产等方面发展，而旋转编码器，正是这种发展所需要的表现突出的传感器。从旋转编码器的应用看，其既可作为角度传感器，又可间接作为长

3、度传感器，或速度传感器。定位控制，最早是从行程开关开始，而后在接近开关、光电开关中的应用已是相当成熟，且方便易用，为工业从机械化向自动化发展作出了很大的贡献。可是，随着工业控制的不断发展，又有了新的要求，定位控制要智能化、柔性化、信息化并更加具有安全性，这样，绝对值旋转编码器的应用优点便凸显出来：旋转编码器已经越来越广泛地被应用于各种工控场合，尤其是绝对值编码器将被更广泛地应用，其发展前景一片光明。旋转编码器未来的技术发展上，在速度传感器使用方面仍然是增量值编码器的应用，伺服电机应用要求编码器有更高的分辨率与精度；变频

4、电机应用要求编码器抗干扰更好，信号传递更远；电梯同步拽引机应用需要正余弦信号的编码器信号曲线精度更高，便于获得细分后的精度。在角度使用方面，例如工业机器人、转台、测试设备及机床等，更倾向于使用绝对值、高精度的编码器，或者编码器成本及使用成本更低的绝对值编码器，可以替换抗干扰性差、停电移动有误差积累的增量值编码器。在长度使用方面，绝对值真多圈编码器将有更大的发展，从数据可靠性、高效稳定及安全性来讲，将逐渐替换增量编码器，成为定位控制的主流，在新增的风力发电、工程机械、港口机械、起重运输、钢铁冶金、水利水电、医疗设备与各种

5、综合性设备等定位控制中，将逐步需要使用旋转编码器，而且首选的将更多的是绝对值编码器。其次，编码器的性能可靠性将越来越重要，由于工业使用领域的扩大，电气条件与使用环境越来越复杂，对于编码器的使用可靠性要求增高，标准工业级的编码器将替代如今大量使用的经济级编码器，可靠又经济的工业等级编码器品种，会受到用户的欢迎。而对于绝对值编码器，另一个使用门槛是使用便利性，输出信号开放且通用性强，便于客户使用而将受到用户欢迎，发展空间广阔。目前，以莫尔条纹技术为基础的光栅线性位移传感器发展十分迅速，光栅长度测量系统的分辨率达到纳米级，测

6、量精度已达0.1um，已成为位移测量领域各工业化国家竞争的关键技术。它的应用非常广泛，几乎渗透到社会科学中的各个领域，如机床行业、计量测试部门、航空航天航海、科研教育以及国防等各个行业部门。　　本文首先详细阐述了莫尔条纹的形成机理，当计量光栅为粗光栅时，莫尔条纹形成机理用遮光阴影原理解释，当计量光栅为细光栅时，则用衍射干涉原理解释。然后系统介绍了基于莫尔条纹技术的光电测量仪器的设计原理，它由光栅读数头和对莫尔条纹信号进行处理的电子学部分组成，光栅读数头包括光栅副，光电接收元件，由光源和准直镜组成的照明系统，以及必要的光

7、阑、接收狭缝、调整机构等。最后提出了基于光栅莫尔条纹干涉计量技术的一种新的应用，即把光栅线性位移传感器应用在数字读数显微镜上，数字读数显微镜包括光学系统、控制与显示系统、CCD摄像机与显示器四部分，其中，控制与显示系统是设计的核心模块，是基于FPGA技术实现的，它包括倍频鉴相模块、可逆计数模块、显示控制和显示接口模块。　　经过大量的理论研究和实践测试工作，我们已经把光栅莫尔条纹技术成功地应用在数字读数显微镜上，实现了对被测物体线性位移的精密测量，测量分辨率达到0.5um，测量精度达到±1um。设计中用CCD摄像头代替目

8、镜可以避免传统的肉眼观察的不便。基于单片机和光栅传感器的位移测量系统简介：光栅作为精密测量的一种工具，由于他本身具有的优点，已在精密仪器、坐标测量、精确定位、高精度精密加工等领域得到了广泛的应用［1，2］。光栅测量技术是以光栅相对移动所形成的莫尔条纹信号为基础的，对此信号...关键字：光栅传感器，位移光栅作为精密测量的一种工具，由