为实现高分辨力角位移测量, 提出了一种基于线阵图像探测器的角度细分方法。为消除安装调试时图像探测器与圆心距离变化产生的影响, 提出了一种具有较强适应性的高分辨力细分算法; 建立了该细分算法的数学模型, 并进行了误差分析。根据实际应用, 建立了由码盘偏心和图像探测器安装角度引起误差的模型, 并分析许多因素对细分算法的影响; 根据误差分析结果, 给出了减小图像式光电编码器细分误差的建议。结果表明, 在码盘圆周刻划线数大于或等于128时, 细分算法的误差较小, 可以被忽略。研究结果可为研制小型图像式光电编码器提供理论依据。

为提高光电编码器的分辨力，并缩小体积，提出一种基于图像处理技术的面阵图像式光电编码器。根据光电编码器的性能指标要求设计了光学码盘；然后，通过互补金属氧化物半导体（CMOS）图像传感器采集旋转码盘的图案，由复杂可编程逻辑控件(CPLD)，数字信号处理器(DSP)组成的处理电路接收图像数据，通过图形识别算法得到粗码角度，并采用改进的基准线质心算法，计算亚像素级的精码角度信息。最后由粗码和精码组成光电编码器测角数据。实验结果表明，设计码盘直径为45 mm的图像式光电编码器，在不配备光学镜头的前提下，采用精码细分技术，可实现4096份细分，测角分辨力达到5″，角度测量误差峰峰值为51″。且改进质心算法能有效地抑制噪声，提高测量精度。该图像式编码和精码细分技术可以提高编码器的分辨力，缩小编码器体积，减轻重量。满足航空航天领域对小型化光电编码器的需求。