作者单位
摘要
上海电力大学 自动化系,上海 200082
光电编码器检测系统的误差主要受基准光电编码器测角误差、数据采集误差、检测系统同轴误差影响。其中,基准光电编码器的测角误差可进行补偿。因此设计了一种基于极度梯度提升树(extreme gradient boosting,XGBoost)机器学习的算法用来补偿基准光电编码器的误差。经该算法补偿后,静态精度提高了35倍,标准差由3.62″减小至0.13″,最大误差值由5.53″降低至0.39″。与传统的误差反传(back progagation,BP)神经网络算法以及径向基函数(radial basis function,RBF)神经网络算法补偿效果相比,XGBoost的补偿效果更优。XGBoost机器学习算法有效降低了基准光电编码器的测量误差,提高了光电编码器检测系统的检测精度。
光电编码器 误差补偿 XGBoost 检测精度 photoelectric encoder error compensation XGBoost accuracy of detection 
光学仪器
2023, 45(1): 32
李锟 1,2丁红昌 1,3,*曹国华 1,3,*侯翰 1
作者单位
摘要
1 长春理工大学 机电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春工程学院 工程训练中心,吉林 长春 130012
3 长春理工大学 重庆研究院,重庆 401135
为了解决光电编码器误差检测精度低、光机结构复杂、检测周期长等问题,利用自准直仪与多面棱体的光学小角度测量原理及转角互逆双轴转台的连续误差检测方法,建立了光学连续闭环光电编码器误差检测系统;采用多体系统理论与相对位姿矩阵变换方法,建立了双轴转台全误差模型,分析了固定误差和可变误差对系统的影响;利用标定自准直仪与23面棱体对检测系统进行了校准,并利用高精度光电编码器与系统进行了精度对比验证。结果表明:检测系统的双轴回转精度满足数值仿真计算要求,系统精度可达0.38″,测量不确定度为0.2″(k=2),系统检测精度与实际编码器出厂时标定的准确度基本一致,验证了光学连续闭环光电编码器误差检测系统实现高精度和全圆周连续误差检测的可行性。
光电编码器 误差检测 光电自准直仪 误差建模 转台 photoelectric encoder error measurement photoelectric autocollimator error modeling turntable 
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210715
作者单位
摘要
1 中国科学院大学, 北京 100049
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
光电编码器测角误差的检测是编码器在研制和生产过程中必不可少的工作。目前, 人工手动检测装置检测过程复杂、效率较低, 耗时较长, 很难用于批量生产的产品检测。为了弥补现有手动检测装置的不足, 以自准直仪-多面棱体组合作为测量基准, 以步进电机和STM32来实现自动化, 设计了一种绝对式光电编码器测角误差的自动检测系统。阐述了系统的检测原理及软硬件设计, 分析并计算了系统精度, 其扩展不确定度为1.6″。对同一编码器进行手动和自动检测后, 结果分别为6.3″和7.3″, 实验表明检测系统自动检测结果准确。通过本系统进行检测, 检测过程无需人工操作, 效率较高, 在光电编码器的批量检测中, 可以体现出本系统的优势; 此外, 相较于传统的人工手动检测, 通过本系统进行检测更能反映编码器在实际工作中低速转动时角度位置精度的真实情况。
光电编码器 测角误差 自准直仪 步进电机 自动化检测 photoelectric encoder angle measurement error autocollimator stepper motor automatic detection 
光学与光电技术
2021, 19(5): 30
作者单位
摘要
1 西安微电子技术研究所,陕西西安 710065
2 西安应用光学研究所,陕西西安 710065
在红外热像仪调焦系统设计中,通过电机带动调焦镜组沿直线导轨往复运动,从而对调焦镜组的位置精确变化实现焦距的变化。为了精确控制调焦镜组的位置,调焦控制系统需要高分辨率的编码器实时反馈调焦镜组的位置,以实现对调焦镜组的闭环控制。红外热像仪调焦控制系统中采用增量式光电编码器作为调焦镜组位置的反馈测量元件。针对增量式编码器的特点,利用 CPLD(complex programmable logic device)丰富的逻辑资源和可编程的灵活性,设计了一种读出电路,可以实时精确反馈调焦镜组的位置。经实际项目验证,该方案可以实时并精确地读出增量式光电编码器的位置信息,具有一定的抗干扰能力,可以实现高精度的位置伺服控制,满足系统要求。
闭环控制 增量式光电编码器 读出电路 closed-loop control, incremental optic-electric en CPLD 
红外技术
2020, 42(11): 1037
作者单位
摘要
中电科仪器仪表有限公司, 山东青岛266555
为了使光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)能精确测量窄谱宽光信号, 要求光栅转动一圈分辨200万个点。设计了一种基于衍射光栅、直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)和光电编码器的高分辨率光栅定位系统。实现了基于比例--积分--微分(Proportion Integration Differentiation, PID)的高精度闭环调速控制技术, 以驱动BLDCM带动光栅的转动。同时, 高精度光电编码器快速检测并反馈光栅的角位置, 细分电路对编码器的输出信号作进一步细分。将输出信号的分辨率从16000点/圈提升至2048000点/圈, 极大地提升了光栅定位系统的整体分辨率。通过实验测试了光栅扫描速度、波长重复性和波长准确度等性能指标, 验证了光栅定位的精度和分辨率。
光谱分析仪 直流无刷电机 光电编码器 高分辨率 光栅定位 optical spectrum analyzer BLDCM photoelectric encoder high resolution grating positioning 
红外
2020, 41(5): 35
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
自准直仪对安放在光电编码器轴系上的多面体进行检测是目前检测光电编码器的测角精度的常用方法之一。为了提高检测效率, 根据自准直仪检测原理, 对多面体塔差对自准直仪读数的影响进行理论分析; 其次, 依据偏心产生的原理, 分析了多面体安装偏心对检测光电编码器精度的影响, 得出了多面体塔差或多面体安装偏心在光电编码器精度检测中, 因自准直仪的读数方式不同造成的影响不同。用23面体检测某种型号21位绝对式光电编码器, 采用沿自准直仪y轴读数的方式, 多面体安装偏心造成的检测误差为Vp-p=7.9″, 多面体塔差造成的检测误差Vp-p=0.8″。实验结果表明, 自准直仪读数方式不同, 多面体塔差和安装偏心造成的检测误差不同, 为提高检测效率提供了一定的理论指导。
光电编码器 精度检测 塔差 偏心 photoelectric encoder precision detection pyramidal error eccentricity 
光学 精密工程
2019, 27(8): 1704
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
为了在高温环境下测量角位移, 研制了一种基于光纤的耐高温增量式光电编码器。针对高温工作环境提出利用耐高温的光纤传输光, 在常温环境中采用FPGA处理增量式编码器的电信号, 并通过USB传输角度信息; 分析光源光束准直度对光电编码器的影响, 提出采用LED凸透镜光纤耦合的方式获得平行光; 最后, 使用自准直平行光管和23面体检测精度, 并对比LED凸透镜耦合方式和直接耦合方式的精度。实验结果表明: 该系统在100 ℃的高温环境下工作正常, 编码器头部外型尺寸为62 mm×42 mm, 分辨力为0.3″, 精度3σ=13.55″; 与LED直接耦合方式相比精度提高了20.8%, 满足高温环境下角位移测量的需求。
光电编码器 光纤 耐高温 LED凸透镜光纤耦合 增量式 photoelectronic encoder fiber high-temperature resistant LED convex lens fiber couple incremental FPGA+USB FPGA+USB 
光学 精密工程
2019, 27(7): 1458
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
在航天、**、工业这些对器件的体积有着严格要求的领域, 光电编码器不仅要求减小外径尺寸和重量, 更要提高其测量精度。本文以光电编码器误差补偿方法为研究对象, 基于后验误差拟合方法确定误差模型参数, 从而实现对小型光电编码器的深度误差补偿。分析了影响光电编码器测角误差的主要因素, 建立了长周期误差和短周期误差模型。然后, 采用后验误差拟合算法实现了对误差模型参数的确定, 提出误差补偿算法; 最后, 对某一小型光电编码器进行实验, 验证了所提出误差补偿算法的性能。某型号光电编码器补偿前的精度为22.48″, 补偿后的精度为5.82″。实验表明, 采用后验误差补偿方法可以不考虑误差影响因素的大小, 直接对编码器进行误差补偿, 具有效率高、补偿准确等优点, 极大地提高了批量生产时光电编码器产品的精度。
光电编码器 后验误差拟合 误差补偿 长周期误差 短周期误差 photoelectric encoder posteriori error fitting error-compensation long period error short period error 
光学 精密工程
2019, 27(1): 51
作者单位
摘要
上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
提出一种新的光电编码器速度测量方法,根据编码器角度测量误差信号中高频分量的渐进特性,通过对角度误差信号进行时频分析,提取编码器的旋转速度。利用功能强大的连续小波变换非平稳信号分析工具,提取角度误差分量的特征。基于连续小波变换,实现了一种称为迭代算法的小波脊提取方法,用于瞬时频率估计。实验结果表明,经过适当的时频分析处理后,角度误差的高频分量可以有效地用于光电编码器的速度测量。该方法能够有效减弱噪声和干扰对测量精度的影响。
光电编码器 连续小波变换 瞬时频率 photoelectric encoder continuous wavelet transform instantaneous frequency 
光学仪器
2018, 40(6): 21
作者单位
摘要
1 吉林建筑大学 土木工程学院, 吉林 长春 130118
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
在批量生产小型光电编码器的过程中,出厂检验不仅要对光电编码器动态误差进行检测, 也要对不达标编码器进行误差溯源及修正。在实现对光电编码器高、低转速下的动态误差检测的同时, 需要快速的定位光电编码器动态误差超标的原因, 使生产者能够根据误差超标原因对编码器进行调校。为此, 提出了光电编码器检测方法及评估方法, 设计了小型光电编码器动态误差检测及评估系统。首先, 从低、中、高频率方面对光电编码器误差组成分析, 明确了各频率误差的产生原因; 然后, 提出了采用AR模型谱估计法对动态误差进行评估的方法, 并根据误差评估结果给出误差产生因素判定; 最后, 设计了小型光电编码器动态误差评估系统, 实现了对光电编码器的动态误差检测, 并给出误差评估结果。所设计的检测系统工作转速范围为0.5~8 r/s, 检测精度优于2″; 误差评估系统能够清晰的显示出动态误差在各频率下的均方值, 使生产者能够轻易地找到不达标编码器的调校方法。该系统准确可靠、显示直观, 为批量生产光电编码器提供了简单有效的检测评估手段。
现代谱估计 动态误差 误差评估 光电编码器 modern spectrum estimation dynamic error error estimation photoelectric encoder 
红外与激光工程
2017, 46(6): 0617002

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