高精度编码器的精度校核研究

吕思雨 卢博奇 徐安果 于博

摘要：针对当前编码器检测系统存在安装调试难、系统结构复杂等缺点，提出了一种基于激光干涉仪和多齿分度盘的检测技术，完成了编码器装较平台的总体结构设计，解析了检测系统的工作原理和实现流程。

关键词：编码器;激光干涉仪;多齿分度盘;装校平台

1.引言

编码器作为角度测控系统的一种重要传感元器件，以高分辨率和强抗干扰性等优点，已得到很多领域的广泛应用。但随着其应用领域的不断扩展、精度的不断提高，对其检测系统也提出了更高的要求。传统的编码器检测系统多采用金属多面棱体检测、高精度编码器检测，由于安装调试难、结构复杂、通用性弱、性价比低等缺点，在一定程度上限制了编码器在现代技术领域中的发展，所以对编码器检测系统的进一步研究已迫在眉睫。文章针对编码器检测系统的问题，提出了运用激光双频干涉原理及多齿分度盘技术，对中小尺寸高精度编码器进行精度校核方法及装置，由于理念的领先、技术的优势，所以其具有更高的检测精度，可以很好的解决目前高精度编码器的校核难问题。

2.总体校核方案

编码器装校平台的研制以通用性、高精度、高效率、智能化为目标，采用光、机、电、算相结合的先进技术，实现对光电编码器的自动校准。

2.1总体结构

为了实现中小尺寸高精度编码器误差检测的精度要求，同时，使其误差检测具有操作方便、实用性好、通用性强、测量结果准确等优点，因此，提出如下校核装置。

如图1所示，该装置由转角标定机构和传动机构组成，其中：

（1）转角标定机构由分度器、激光发生器、干涉镜、反射镜组成，分度器内含有多齿分度盘，其多齿分度盘的转动精度为±1″，所以此装置可对高精度的编码器进行精度校核如分辨率为位、位或更高精度的编码器。分度器上表面通过螺栓连接与反射镜固定在一起，分度器下表面同样也通过螺栓连接与托盘固定在一起，这样，就使得反射镜、分度器、托台三者无相对运动。干涉镜通过磁力装置与固定支架相连，这样使得干涉镜静止于固定支架上。激光发生器用三角支架固定于一旁，使其发出的激光束与干涉镜相垂直。托台通过锁紧轴套、紧固螺栓与被检测编码器连成一体，被检测编码器与分度器通过对中螺栓可以保证二者同軸，因此，分度器随着被检测编码器的转动而转动，也就是说当被检测编码器转动一个角度时，分度器也会转动相同大小的角度。

（2）传动机构由锁紧轴套、托台、紧固螺栓、对中螺栓、固定支架、法兰螺栓、止推轴承组成。图1中标号10为被检测编码器。图中锁紧轴套是过渡件，通过选择内径尺寸合适的锁紧轴套件就可以对不同尺寸的编码器进行紧固，并检测校核。止推轴承轴圈与锁紧轴套底面相连，止推轴承底座与固定支架相连，所以通过止推轴承就可以分离分度器、托台与固定支架的相对运动，并且止推轴承也起到了支撑分度器、锁紧轴套、托台的作用。法兰螺栓在此装置中是用来固定被检测编码器的，被检测编码器通过法兰螺栓被固定于固定支架上，这样使得被检测编码器的转轴具有更稳定的运动。对中螺栓在此装置中起对中作用，通过调整对中螺栓的位置，使得分度器与被检测编码器二者保持同轴，待同轴后就可以认为被检测编码器转动角度与分度器转动的角度相同。

2.2工作流程

此装置在进行中小尺寸高精度编码器校核时，在转动被检测编码器之前，先用激光标定一下反射镜当前所在的位置，之后，让被检测编码器主动转动一个角度，因为分度器与被检测编码器通过传动机构已连为一体，所以分度器也会转动同样大小的角度，待编码器静止不动时，将其编码器的转角值输出给多齿分度盘因为多齿分度盘具有±1″的转动精度，所以可以认为多齿分度盘的转动是准确的，多齿分度盘以相反的方向转动编码器输入的转角值，待带转动结束后，用激光再次标定反射镜当前的位置，由于反射镜先后两位置发生了变化，即激光束的光程差发生了改变，那么这个光程差经处理即可得到被检测编码器的转动误差值，图2所示为检测装置的操作流程图。

3总结

提出了新型编码器装校测量方法，研究了激光干涉仪的角度测量模型，搭建了编码器装较平台的总体结构，解析了检测系统的工作原理。

参考文献：

[1] 梁立辉.高精度复合式光电编码器设计及分析[D]长春：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

[2] 王阳.基于单码道绝对位置编码的光电式轴角编码器[D]北京：北京交通大学

[3] 赵柱，续志军，王显军.基于运动控制技术的编码器自动检测系统[J]中国光学与应用光学

（作者单位：长春工程学院 机电学院）