广东工业大学学报 ›› 2021, Vol. 38 ›› Issue (03): 42-47.doi: 10.12052/gdutxb.200136
曹湛昕, 古宇达, 周延周
Cao Zhan-xin, Gu Yu-da, Zhou Yan-zhou
摘要: 光栅作为位移、速度和加速度测量的重要器件, 在高精度、高速自动化数控反馈闭环系统有广泛应用。为增强其高速测量的可靠性, 提出了一种直线光栅尺的I-Q平衡式光电编码与解码方法。主光栅和指示光栅平行放置, 光栅常数差别形成莫尔条纹。光电探测单元的每个光电二极管为独立检测通道, 按照固定空间频率莫尔条纹相对相位位置分布, 并经过独立的、按I-Q平衡式编码与解码方程设计放大倍数的直流运放电路放大, 最后按I-Q平衡式编码与解码方程条件分别送入2路加法器, 加法器输出就是标准和通用的2路I-Q正交信号, 符合自动化设备使用标准。该方法使得自动化数控闭环系统的抗光栅表面污染、抗光电二极管分布位置误差和抗低频振动等能力全面增强, 是一种高效、可靠、实用性强的光栅技术。
中图分类号:
[1] 段广仁. 高阶系统方法——I. 全驱系统与参数化设计[J]. 自动化学报, 2020, 46(7): 1333-1345. DUAN G R. High-order system approaches: I. fully-actuated systems and parametric designs [J]. Acta Automatica Sinica, 2020, 46(7): 1333-1345. [2] 李明, 那文波, 刘甜甜, 等. 数据驱动的闭环系统传感器故障诊断方法[J]. 仪表技术与传感器, 2020(3): 89-94. LI M, NA W B, LIU T T, et al. Fault diagnosis method based on data driven for closed-loop system’s sensor [J]. Instrumentation Technology and Sensors, 2020(3): 89-94. [3] 罗瑜. 基于光栅尺的位移测量系统设计[J]. 电子测量技术, 2020, 43(7): 18-22. LUO Y. Design of displacement measurement system based on grating ruler [J]. Electronic Measurement Technology, 2020, 43(7): 18-22. [4] 衡园, 吴建成, 杨志军. 基于FPGA的控制算法定点化设计[J]. 广东工业大学学报, 2020, 37(3): 55-58. HENG Y, WU J C, YANG Z J. A Fixed-point design of control algorithm based on FPGA [J]. Journal of Guangdong University of Technology, 2020, 37(3): 55-58. [5] 薛建峰, 赵鹏, 梁万雷. 基于FPGA的钢带光栅传感器信号分析与处理[J]. 北华航天工业学院学报, 2018, 28(5): 6-8. XUE J F, ZHAO P, LIANG W L. Analysis and processing of steel grating ruler signal based on the FPGA [J]. Journal of North China Institute of Aerospace Industry, 2018, 28(5): 6-8. [6] 王能获, 赵韦人, 陈均华, 等. 一种新型LED平面光源的研究[J]. 广东工业大学学报, 2017, 34(1): 65-70, 77. WANG N H, ZHAO W R, CHEN J H, et al. A novel LED plane light source [J]. Journal of Guangdong University of Technology, 2017, 34(1): 65-70, 77. [7] 曾碧, 洪国南. 新型LED阵列分布的室内可见光通信系统模型研究[J]. 广东工业大学学报, 2017, 34(1): 71-77. ZENG B, HONG G N. Research on model of indoor visible light communication system with novel LED arrangement pattern [J]. Journal of Guangdong University of Technology, 2017, 34(1): 71-77. [8] 杨练根, 刘凡, 冉晶晶, 等. 基于无衍射光莫尔条纹的轴锥透镜锥角测量方法[J]. 应用光学, 2020, 41(3): 559-564. YANG L G, LIU F, RAN J J, et al. Measurement method of axicon cone angle based on Moire fringes of non-diffracting beam [J]. Applied Optics, 2020, 41(3): 559-564. [9] LI H M, ZHANG P, DENG M, et al. Thermally induced comprehensive error modeling and compensation for gantry machine tools with grating scale in large structure machining [J]. Int J Adv Manuf Technol, 2020, 107: 1367-1376. [10] 任东旭, 李彬. 直线光栅尺的精度评价及标定方法研究[J]. 组合机床与自动化加工技术, 2020(6): 54-56. REN D X, LI B. Research on the accuracy evaluation and calibration method of linear scale [J]. Modular Machine Tool and Automatic Processing Technology, 2020(6): 54-56. [11] 李党娟, 王佳超, 王佳, 等. 光栅参数对莫尔条纹动画像质的影响[J]. 西安工业大学学报, 2020, 40(4): 373-377. LI D J, WANG J C, WANG J, et al. Influence of grating parameters on the image quality of Moire fringes animation [J]. Journal of Xi'an Technological University, 2020, 40(4): 373-377. [12] 邝俊澎, 杨志军, 孙晗, 等. 基于BISS协议绝对式光栅尺数据采集系统设计[J]. 仪表技术与传感器, 2020(7): 52-56. KUANG J P, YANG Z J, SUN H, et al. Design of absolute grating data acquisition system based on BISS protocol [J]. Instrument Technology and Sensors, 2020(7): 52-56. [13] 张敏, 佟首峰, 滕云杰. 激光通信系统中的捕获技术及扫描策略研究[J]. 激光杂志, 2019, 40(10): 139-142. ZHANG M, TONG S F, TENG Y J. Research on acquisition technology and scanning strategy for laser communication system [J]. Laser Journal, 2019, 40(10): 139-142. [14] PARK J, CHOI H, LIM G, et al. Development of a wide-width raster scanning optical system for high-resolution ultraviolet laser direct micro-patterning [J]. Optics and Lasers in Engineering, 2020: 134. [15] 王卓, 贾明泽. 基于光栅相移的三维扫描重建设备设计[J]. 技术与市场, 2020, 27(4): 83-84. [16] 李培, 杨姗姗, 丁志华, 等. 傅里叶域光学相干层析成像技术的研究进展[J]. 中国激光, 2018, 45(2): 153-163. LI P, YANG S S, DING Z H, et al. Research progress in Fourier domain optical coherence tomography [J]. Chinese Laser, 2018, 45(2): 153-163. [17] 马振予, 齐向东, 李晓天, 等. 基于傅里叶光学原理的新型凹面光栅衍射效率测量方法[J]. 光谱学与光谱分析, 2017, 37(4): 1279-1285. MA Z Y, QI X D, LI X T, et al. New measuring method of diffraction efficiency for concave grating based on Fourier optics principle [J]. Spectroscopy and Spectroscopy Analysis, 2017, 37(4): 1279-1285. [18] 梅锦辉. 光栅式测微仪检定指示类量具检定仪示值误差的不确定度评定[J]. 计量与测试技术, 2020, 47(8): 110-112. MEI J H. Evaluation of the uncertainty of the indication error in the verification of testers for dial gauges by grating micrometers [J]. Measurement and Testing Technology, 2020, 47(8): 110-112. |
[1] | 蔡铁根, 黄明辉, 李成祥, 杨志军. 基于FPGA的精密光栅尺图像采集与预处理设计[J]. 广东工业大学学报, 2016, 33(03): 60-64. |
[2] | 裴高科, 高军礼, 陶地状, 刘海杰, 马锦坚. 于DSP的超声波电机驱动器设计[J]. 广东工业大学学报, 2015, 32(3): 97-101. |
[3] | 杜玉晓, 陈崇毅. 基于脑电高频振荡节律的癫痫始发区快速定位算法研究[J]. 广东工业大学学报, 2015, 32(04): 60-66. |
[4] | 冯燕, 杜玉晓, 黄凤华. 基于小波变换的EEG噪声滤除算法设计与实现[J]. 广东工业大学学报, 2010, 27(3): 72-75. |
[5] | 朱健松; 郑泰胜; . 一种单芯片集成处理器的研究[J]. 广东工业大学学报, 2006, 23(2): 78-81. |
[6] | 敖银辉; . 基于DSP的无刷直流电机控制系统研究[J]. 广东工业大学学报, 2004, 21(4): 5-8. |
[7] | 胡伟; 何鸿肃; . 电动汽车永磁无刷直流电动机全数字化控制[J]. 广东工业大学学报, 2004, 21(1): 13-16. |
[8] | 刘世安; 郑泰胜; 胡丙龙; 彭小娟; . 精确块仿射投影算法与回声抵消[J]. 广东工业大学学报, 2003, 20(4): 63-67. |
[9] | 张学习; 杨宜民; 李莹; . 基于DSP的智能足球机器人的总体设计[J]. 广东工业大学学报, 2003, 20(2): 1-4. |
[10] | 秦叶; 陈新度; 冯文贤; . 小波基的选择与振动信号分析[J]. 广东工业大学学报, 1997, 14(4): 61-64. |
[11] | 秦叶; 原锡光; 冯文贤; 陈文戈; 郑佑廉; . 小波分析与机械故障诊断[J]. 广东工业大学学报, 1997, 14(2): 68-72. |
[12] | 陈婉儿; 朱奕硼; . 用IBM─PC实现数字信号处理的方法[J]. 广东工业大学学报, 1994, 11(1): 80-87. |
|