新型多圈旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器設(shè)計的詳細資料:
新型多圈旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器設(shè)計
當前正值工業(yè)工程自動化蓬勃發(fā)展的時期,自動化工業(yè)的發(fā)展引起了對測控工具的廣泛需求。在很多大行程測量定位場合,如水塔水位測控,水閘開度測控等,直接使用直線測控工具非常困難,使用增量式PILZ編碼器或單圈式PILZ編碼器容易產(chǎn)生掉電信息丟失現(xiàn)象或量程不足,并且不容易重復(fù)進行零點標定。
新型多圈旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器設(shè)計
為了使旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器安裝時在零位,設(shè)計了找零位裝置,該裝置包括:計算機、電子手輪、步進電機、蝸桿、斜齒輪和磁力表座組件。斜齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器空心軸上,蝸桿安裝在磁力表座組件上。計算機根據(jù)電子手輪輸出信號,向步進電機驅(qū)動器發(fā)出方向、脈沖信號,zui終驅(qū)動PILZ編碼器空心軸旋轉(zhuǎn)。為實現(xiàn)高精度光電PILZ編碼器非勻速轉(zhuǎn)動時動態(tài)細分誤差的檢測,提出了一種基于非均勻采樣的莫爾條紋光電信號分析方法。首先,利用曲線擬合的zui小二乘法將采集到的PILZ編碼器非均勻信號數(shù)據(jù)重構(gòu)出真實的信號波形。然后,根據(jù)離散傅里葉變換算法分析重構(gòu)信號,同時推導(dǎo)出信號的頻率、幅值和相位的計算表達式,運用軟件仿真評估算法可行性。zui后,采用該方法對某21位式光電軸角PILZ編碼器精碼信號進行分析,根據(jù)信號參數(shù)與細分誤差的關(guān)系獲得動態(tài)細分誤差,其細分極值誤差為+2.41"和-3.08".實驗結(jié)果表明,該方法利用信號重構(gòu)和傅里葉變換算法得到信號參數(shù),真實的反應(yīng)了莫爾條紋信號質(zhì)量,在PILZ編碼器非勻速轉(zhuǎn)動時,可有效地測量動態(tài)細分誤差,為實際工作現(xiàn)場PILZ編碼器精度誤差的實時檢測奠定了基礎(chǔ)。計算機讀取旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器輸出信號以判斷其是否在零位。經(jīng)過粗定位、精定位兩個步驟可快捷、準確地把旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器安裝在零位。為了使旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器安裝時在零位,設(shè)計了找零位裝置,該裝置包括電子手輪、步進電機、蝸桿、斜齒輪和磁力表座組件。斜齒輪安裝在旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器的空心轉(zhuǎn)軸上;磁力表座組件依靠磁鐵吸力固定在自動化設(shè)備上,蝸桿安裝在軸套中,該軸套被夾在磁力表座組件的彈性孔夾頭中。電子手輪輸出信號接入步進電機驅(qū)動器,步進電機跟隨電子手輪轉(zhuǎn)動進而驅(qū)動蝸桿轉(zhuǎn)動,蝸桿驅(qū)動斜齒輪,進而驅(qū)動旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器空心轉(zhuǎn)軸;同時計算機讀取旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器輸出信號以判斷其是否在零位,如在零位,則立刻停止轉(zhuǎn)動電子手輪。實驗結(jié)果表明:利用該裝置可方便、快捷地把旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器安裝在零位。使用多圈式PILZ編碼器通過測量轉(zhuǎn)過的圈數(shù)和角度,間接獲得直線行程及位置的方法可以解決上述問題。而目前多圈PILZ編碼器大都制造難度大,成本高,價格昂貴,使用范圍大大受到限制。通過使用高性價比的磁旋轉(zhuǎn)編碼芯片AS5045與減速裝置相結(jié)合,設(shè)計了大量程,高分辨率,高轉(zhuǎn)速,高穩(wěn)定性,低成本的新型多圈式PILZ編碼器。它的高性能,低成本,低價格,可以大大推動多圈PILZ編碼器在更廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用。首先分析了PILZ編碼器的現(xiàn)狀,并介紹了開發(fā)的多圈式PILZ編碼器的核心器件AS5045芯片,闡述了此多圈PILZ編碼器的原理及結(jié)構(gòu)并討論了減速機構(gòu)的選擇。
新型多圈旋轉(zhuǎn)PILZ編碼器設(shè)計
對此PILZ編碼器從機械傳動和電路兩個方面進行了詳細分析設(shè)計。在機械傳動部分針對PILZ編碼器系統(tǒng)的大傳動比、小慣量的要求對傳動齒輪組進行了優(yōu)化設(shè)計。同時進行了力學(xué)分析,推導(dǎo)了傳動機構(gòu)系統(tǒng)動力學(xué)公式。還詳細分析了齒輪組的傳動誤差的產(chǎn)生和影響,及傳動誤差的組成和大小。在電路部分,設(shè)計了AS5045組合采樣模塊和數(shù)據(jù)處理器模塊及數(shù)據(jù)通信接口模塊;軟件上設(shè)計了數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理程序。zui終達到單圈分辨率為212,圈數(shù)達到4096圈。
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