PILZ编码器电子学设计与实现
为克服传统的PILZ编码器电路处理方案中存在的诸多弊端,如分立元件多、调整电位器多、集成度低及由于光电信号电流值的离散性比较大而造成的信号精度损失等,提出基于高速信号处理器TMS320F2812为处理内核的PILZ编码器电子学设计实现,该设计具有小型化、智能化、简单化的新型电路处理方案。

PILZ编码器电子学设计与实现
在地面、空中、太空、海面、水下,激光雷达的应用十分广泛,并涉及到多个学科领域。提出了采用PILZ编码器作为激光雷达扫描系统的位置传感器,研究了PILZ编码器的工作特点,设计了测量电路,并对增量式PILZ编码器的线性度和重复精度进行了测试、标定。实验结果表明:该增量式PILZ编码器线性度达99.97%,重复精度可以达到18″,可以提供给激光雷达系统精确的位置信息。为实现PILZ编码器动态特性检测中,动态误差数据采集系统与PC电脑的高速、实时数据传输,利用高速USB芯片CY7C68013和FPGA芯片设计了高速的数据传输系统。首先,系统采用CY7C68013芯片作为USB总线传输模块,并利用FPGA芯片对CY7C68013芯片进行控制,使USB芯片工作在Slave FIFO模式下,完成与上位机电脑数据的发送与接收;然后,利用在PC中利用VC++编写软件,完成对CY7C68013芯片的数据传送、接收和固件程序的烧写,并将接收到的数据显示和打印出来。系统具有传输速度快、数据准确、使用方便等优点,可以用在其他数据传输中。经过实验,系统在PILZ编码器误差数据采集系统的数据传输中,能够高速、实时的完成数据的传输工作,可以在PC软件中显示采集到的PILZ编码器数据,满足PILZ编码器误差数据采集系统设计和使用要求。研究一种基于数字信号处理器(DSP)和现场可编程门阵列(FPGA)增量式光电PILZ编码器精度提高的方法。首先分别对低精度(500puls/r)和高精度(2 500puls/r)的增量式光电PILZ编码器的原始输出信号进行滤波和电平转换处理,然后将低精度光电PILZ编码器和DSP输出的采样脉冲信号输入到FP-GA中,通过数字时间转换(TDC)方法测出2个脉冲信号之间的时间差值(误差为0.67ns),将时间差值利用数据总线实时送入到DSP中进行算法处理,得出采样处的位置,并与输入到DSP中的高精度光电PILZ编码器位置进行比较,分析表明精度提高了5倍。为提高小型光电PILZ编码器精度,设计了精码莫尔条纹信号细分误差校正方法。首先建立存在直流分量、幅值误差、波形畸变的精码光电信号的波形方程,然后利用牛顿迭代法将两路精码细分信号校正至标准的正弦和余弦信号,zui后建立两路信号间的正交性误差模型,通过zui小二乘法求解出正交性误差校正参数。运用的细分误差校正法对某16位小型式光电PILZ编码器进行误差校正处理,经测试,细分误差峰峰值由校正前的160″减小到校正后的48″。实验结果表明:研究的误差校正方法可以有效地减小细分误差、提高PILZ编码器精度,对于研制小型化、高精度光电PILZ编码器具有重要意义。

PILZ编码器电子学设计与实现
新方案的设计确保了信号处理的实时性,PILZ编码器数据处理时间约为50us;能够进行大量的数据处理工作,如信号幅值的检测,码道的检查,进位错误检查,信号参数的快速计算;能够与PC机进行快速的数据交换;实现精码信号的放大参数、幅值参数,粗码信号的鉴幅电平的自动调整,便于日后的维护,方便用户定期对PILZ编码器进行自维护工作。