CN101551260A

CN101551260A - 光电轴角编码器细分误差的检测装置

Info

Publication number: CN101551260A
Application number: CNA2009100669791A
Authority: CN
Inventors: 赵长海; 万秋华
Original assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Current assignee: Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics of CAS
Priority date: 2009-05-20
Filing date: 2009-05-20
Publication date: 2009-10-07

Abstract

光电轴角编码器细分误差的检测装置，属于光电检测技术领域。该检测装置包括装置壳体、数据采集芯片、CPU处理器、显示屏，外部编码器将两路正交的精码信号SIN和COS输入到数据采集芯片中，CPU处理器读取数据采集芯片的数据，计算编码器的细分误差，并将编码器的细分误差送显示屏显示；由于单片机处理数据的速度快，正常情况下计算出编码器细分误差只需要几秒钟的时间。编码器的细分误差以数据或曲线形式直接显示在显示屏上，观察方便，不会形成视觉疲劳，且该装置简单轻便，容易携带。根据细分误差的大小可以直接评定该编码器是否满足精度要求，非常适合非专业人士观察编码器的细分误差，检查效率提高数十倍。

Description

光电轴角编码器细分误差的检测装置

技术领域

本发明属光电检测技术领域中涉及的一种用于发现光电轴角编码器细分误差的检测装置。

背景技术

光电轴角编码器是目前应用较为广泛的具有代表性的角位移传感器，由于受码盘刻划、偏心以及装调工艺等因素的影响，在编码器装调好之后使用时难免会出现测量误差，对于高精度的光电轴角编码器，细分误差是其测量误差的主要分量，使用之前必须进行认真细致的检测，以确定编码器的细分误差是否满足精度要求。怎样快速准确地找出编码器的细分误差，是业内人事十分关心的问题。

以往对编码器细分误差的检测主要是靠人眼通过编码器显示值与基准值进行比较，编码器一个细分周期一般检测16个以上点，角度基准一般采用自准直仪。

与本发明最为接近的已有技术，是中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制的细分误差检测装置，如图1所示，包括装置壳体1、联轴节2、正24面体3、转台4、自准直仪5。

编码器和正24面体3通过联轴节2连接在一起，固定在转台4上，自准直仪5也固定在转台上，当编码器转动时，记录编码器的显示角度值和自准直仪5的显示值，二者的差值即是编码器的细分误差。在编码器的一个细分周期内连续测量32次，计算均方差，作为该编码器的细分误差。由于编码器一个细分周期需要测量32个点，编码器每次只能转动一个细分周期的1/32，小角度的转动非常麻烦，容易过冲，自准直仪5和正24面体3安装起来比较麻烦。因此使用此装置耗时费力，正常情况下测量编码器的细分误差至少需要60分钟左右。正24面体和自准直仪造价昂贵，测量效率较低。

发明内容

为了克服已有技术存在的缺陷，本发明的目的在于自动快速准确地发现编码器的细分误差，特研制了一种光电轴角编码器细分误差的检测装置。该装置结构简单，成本低廉，效率较高。

本发明要解决的技术问题，提供一种光电轴角编码器细分误差检测装置。解决技术问题的技术方案如图2所示，包括装置壳体6、数据采集芯片7、CPU处理器8、显示屏9。

外部编码器发送的是两路正交的正余弦信号SIN和COS。在装置壳体6内置有数据采集芯片7、CPU处理器8、显示屏9，外部编码器的输出信号SIN和数据采集芯片7的4脚输入端相连，外部编码器的输出信号COS和数据采集芯片7的2脚输入端相连，外部编码器的信号地和数据采集芯片7的18脚地相连；数据采集芯片7的24、23、22、21、20、19、16、15、14、13、12、11、10、9、30、29、28、27、26、25分别和CPU处理器8的98、97、96、95、94、93、92、91、88、87、86、85、84、83、54、53、56、55、52、51脚相连；CPU处理器8的75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、62、61、60、59脚和显示屏9的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18脚相连。计算机软件程序装在CPU处理器8的内部FLASH中。

外部编码器将两路正交的精码信号SIN和COS输入到数据采集芯片7中，CPU处理器8读取数据采集芯片7的数据，计算编码器的细分误差，将编码器的细分误差送显示屏9显示，显示屏9负责显示编码器的细分误差。

CPU处理器采用Keil uVision3编程，根据编码器一个信号周期的信号与标准的正弦信号进行比对，计算编码器的细分误差，将细分误差显示在显示屏上，显示方式以数据方式显示，一个细分周期显示16-64个细分位置的细分误差。

当编码器近似匀速旋转时，编码器输出的两路精码信号为正余弦信号。如果没有细分误差，则其精码信号为标准的正余弦信号，信号没有谐波；如果不是标准的正余弦信号，含有谐波分量，则编码器存在细分误差。当CPU处理器通过数据采集芯片采集编码器的一个精码信号周期时，将该信号进行傅里叶变换，计算信号的谐波成分，与标准的正余弦信号比对，计算出编码器的细分误差。一个细分周期可以计算16-64个点，计算之后将细分误差的数据依此显示在OLED显示屏上。

本发明的积极效果：

由于单片机处理数据的速度快，每秒处理编码器的精码信号数据比较多，正常情况下计算出编码器细分误差只需要几秒钟的时间。编码器的细分误差以数据形式直接显示在显示屏上，也可以曲线的形式显示，人观察起来非常方便，不会形成视觉疲劳，且该装置简单轻便，容易携带。根据细分误差的大小可以直接评定该编码器是否满足精度要求，非常适合非专业人士观察编码器的细分误差，大大的提高了检查效率。

附图说明

图1是已有技术的结构系统框图。

图2是本发明的结构系统框图。

图3是本发明中单片机软件在一个周期中的工作流程图。

图4是本发明的电路原理图。

具体实施方式

本发明按图2所示的结构图和图4所示的电路图实施。

其中数据采集芯片7采用MAXIM公司的8通道14位模数转换芯片MAX125，CPU处理器8采用新华龙电子生产的C8051F020型号的单片机，显示屏9采用北京宁和颂扬科技发展有限公司的OLED显示屏NHO12864-1。应用光电轴角编码器细分误差的检测装置进行细分误差的实施例的具体连接方式：

数据采集芯片7的24脚输入输出端和CPU处理器8的98脚输入输出端相连，数据采集芯片7的23脚输入输出端和CPU处理器8的97脚输入输出端相连，数据采集芯片7的22脚输入输出端和CPU处理器8的96脚输入输出端相连，数据采集芯片7的21脚输入输出端和CPU处理器8的95脚输入输出端相连，数据采集芯片7的20脚输入输出端和CPU处理器8的94脚输入输出端相连，数据采集芯片7的19脚输入输出端和CPU处理器8的93脚输入输出端相连，数据采集芯片7的16脚输入输出端和CPU处理器8的92脚输入输出端相连，数据采集芯片7的15脚输入输出端和CPU处理器8的91脚输入输出端相连，数据采集芯片7的14脚输入输出端和CPU处理器8的88脚输入输出端相连，数据采集芯片7的13脚输入输出端和CPU处理器8的87脚输入输出端相连，数据采集芯片7的12脚输入输出端和CPU处理器8的86脚输入输出端相连，数据采集芯片7的11脚输入输出端和CPU处理器8的85脚输入输出端相连，数据采集芯片7的10脚输入输出端和CPU处理器8的84脚输入输出端相连，数据采集芯片7的9脚输入输出端和CPU处理器8的83脚输入输出端相连，数据采集芯片7的30脚输出端和CPU处理器8的54脚输入端相连，数据采集芯片7的29脚输入端和CPU处理器8的53脚输出端相连，数据采集芯片7的28脚输入端和CPU处理器8的56脚输出端相连，数据采集芯片7的27脚输入端和CPU处理器8的55脚输出端相连，数据采集芯片7的26脚输入端和CPU处理器8的52脚输出端相连，数据采集芯片7的25脚输入端和CPU处理器8的51脚输出端相连；CPU处理器8的75脚输出端和显示屏9的4脚输入端相连，CPU处理器8的74脚输出端和显示屏9的5脚输入端相连，CPU处理器8的73脚输出端和显示屏9的6脚输入端相连，CPU处理器8的72脚输入输出端和显示屏9的7脚输入输出端相连，CPU处理器8的71脚输入输出端和显示屏9的8脚输入输出端相连，CPU处理器8的70脚输入输出端和显示屏9的9脚输入输出端相连，CPU处理器8的69脚输入输出端和显示屏9的10脚输入输出端相连，CPU处理器8的68脚输入输出端和显示屏9的11脚输入输出端相连，CPU处理器8的67脚输入输出端和显示屏9的12脚输入输出端相连，CPU处理器8的66脚输入输出端和显示屏9的13脚输入输出端相连，CPU处理器8的65脚输入输出端和显示屏9的14脚输入输出端相连，CPU处理器8的62脚输出端和显示屏9的15脚输入端相连，CPU处理器8的61脚输出端和显示屏9的16脚输入端相连，CPU处理器8的60脚输出端和显示屏9的17脚输入端相连，CPU处理器8的59脚输出端和显示屏9的18脚输入端相连；计算机软件程序装在CPU处理器8的内部FLASH中。

数据采集芯片7为模拟电压信号向数字信号转换的芯片，其中4脚为模拟信号输入通道1，2脚为模拟信号输入通道2，18脚为信号地，24、23、22、21、20、19、16、15、14、13、12、11、10、9脚为输入输出的数据引脚，30脚为中断输出引脚，29脚为转换控制输入引脚，28脚为读信号输入引脚，27脚为写信号输入引脚，26脚为片选输入引脚，25脚为时钟输入引脚。CPU处理器8为单片机，其中98、97、96、95、94、93、92、91、88、87、86、85、84、83、54、53、56、55、52、51、75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、62、61、60、59脚为通用数字输入输出引脚。显示屏9为点阵式OLED显示屏，其中4脚为输入控制信号引脚，5脚为输入写信号，6脚为输入读信号，7、8、9、10、11、12、13、14脚为输入输出数据引脚，15脚为片选输入引脚，16脚为复位输入引脚，17、18脚为控制模式输入引脚。

Claims

1、光电轴角编码器细分误差的检测装置，其特征在于该检测装置包括装置壳体(6)、数据采集芯片(7)、CPU处理器(8)、显示屏(9)，外部编码器将两路正交的精码信号SIN和COS输入到数据采集芯片(7)中，CPU处理器(8)读取数据采集芯片(7)的数据，计算编码器的细分误差，并将编码器的细分误差送显示屏(9)显示；

各单元的位置及连接关系：

在装置壳体(6)内置有数据采集芯片(7)、CPU处理器(8)、显示屏(9)，外部编码器发送的是两路正交的正余弦信号SIN和COS，外部编码器的输出信号SIN和数据采集芯片(7)的4脚输入端相连，外部编码器的输出信号COS和数据采集芯片(7)的2脚输入端相连，外部编码器的信号地和数据采集芯片(7)的18脚地相连；

数据采集芯片7的24、23、22、21、20、19、16、15、14、13、12、11、10、9、30、29、28、27、26、25分别和CPU处理器8的98、97、96、95、94、93、92、91、88、87、86、85、84、83、54、53、56、55、52、51脚相连；

CPU处理器8的75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、62、61、60、59脚和显示屏9的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18脚相连；

计算机软件程序装在CPU处理器8的内部FLASH中。

2、根据权利要求1所述的光电轴角编码器细分误差的检测装置，其特征在于所述数据采集芯片7为模拟电压信号向数字信号转换的芯片，其中4脚为模拟信号输入通道1，2脚为模拟信号输入通道2，18脚为信号地，24、23、22、21、20、19、16、15、14、13、12、11、10、9脚为输入输出的数据引脚，30脚为中断输出引脚，29脚为转换控制输入引脚，28脚为读信号输入引脚，27脚为写信号输入引脚，26脚为片选输入引脚，25脚为时钟输入引脚。

3、根据权利要求1所述的光电轴角编码器细分误差的检测装置，其特征在于所述CPU处理器8为单片机，其中98、97、96、95、94、93、92、91、88、87、86、85、84、83、54、53、56、55、52、51、75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、62、61、60、59脚为通用数字输入输出引脚。

4、根据权利要求1所述的光电轴角编码器细分误差的检测装置，其特征在于所述显示屏9为点阵式OLED显示屏，其中4脚为输入控制信号引脚，5脚为输入写信号，6脚为输入读信号，7、8、9、10、11、12、13、14脚为输入输出数据引脚，15脚为片选输入引脚，16脚为复位输入引脚，17、18脚为控制模式输入引脚。