光電編碼器在齒輪傳動(dòng)誤差中的應(yīng)用

李翠

【摘? 要】社會(huì)一直在快速發(fā)展，對(duì)精準(zhǔn)測(cè)量?jī)x器以及傳感器的使用變得非常廣泛，同樣對(duì)儀器可靠性以及精準(zhǔn)性的要求也比較高。而光電編碼器的功能比較齊全，并且性能較多，在應(yīng)用的過程中同樣具備較高的要求。論文主要對(duì)光電編碼器在齒輪傳動(dòng)誤差中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，希望可以給大家?guī)ヒ恍﹩l(fā)。

【Abstract】With the rapid development of society， the use of precision measuring instruments and sensors has become very extensive， and the requirements for the reliability and accuracy of instruments are also relatively high. The photoelectric encoder has a complete function and more performance， which also has higher requirements in the application process. This paper mainly introduces the application of photoelectric encoder in gear transmission error， hoping to provide some inspiration.

【關(guān)鍵詞】光電編碼器;齒輪傳動(dòng);誤差;應(yīng)用

【Keywords】photoelectric encoder; gear transmission; error; application

【中圖分類號(hào)】TP212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）06-0183-02

1 引言

光電編碼器是一種傳感器，其在電子科技領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛，比如：可以用來測(cè)量角速率。其測(cè)量情況具備多樣性，測(cè)量的數(shù)據(jù)可以用來進(jìn)行分析以及研究。但是其齒輪傳動(dòng)經(jīng)常會(huì)存在一些誤差，這種傳動(dòng)誤差具備周期性的特點(diǎn)。光電編碼器可以分為：絕對(duì)式光電編碼器和增量式光電編碼器。按照用途可以把光電編碼器分為旋轉(zhuǎn)光電編碼器和直線光電編碼器。在齒輪傳動(dòng)誤差中的應(yīng)用，主要是利用光電編碼器來測(cè)量齒輪傳動(dòng)的誤差信號(hào)，可以代替圓光柵測(cè)量齒輪傳動(dòng)的方法。

2 光電編碼器的分析

光電編碼器的專業(yè)性較強(qiáng)，在光電編碼器的傳動(dòng)誤差應(yīng)用中，需要加強(qiáng)了解光電編碼器，以下主要對(duì)光電編碼器進(jìn)行概述，講解光電編碼器的特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)，以及分析光電編碼器測(cè)量齒輪傳動(dòng)誤差。

2.1 光電編碼器的概述

光電編碼器類型較多，根據(jù)不同種類的信號(hào)輸出方式，可以分為增量式、絕對(duì)式和混合式三種光電編碼器。不同類型的光電編碼器各自存在特點(diǎn)，在不同的場(chǎng)所能夠具備不同的應(yīng)用方式。光電編碼器由一些光敏元件和發(fā)光元件組成，元件中間安裝有圓盤，當(dāng)圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光敏元件就會(huì)隨著透光線條而變化。當(dāng)光電編碼器齒輪傳動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些誤差，這些誤差存在不同的特點(diǎn)，有些誤差具有周期性，有些誤差可以在平穩(wěn)性以及相關(guān)性等分析方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行有效的分析[1]。

2.2 光電編碼器的特點(diǎn)分析

不同的光電編碼器具有不同的特點(diǎn)，根據(jù)不同的檢測(cè)原理，光電編碼器可以分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。這里筆者主要研究以刻度方法和信號(hào)輸出形式劃分的光電編碼器。首先，增量式的光電編碼器，原理構(gòu)造簡(jiǎn)單，機(jī)械壽命長(zhǎng)，抗干擾能力強(qiáng)，適合長(zhǎng)距離傳輸。其次，絕對(duì)式編碼器可以非常準(zhǔn)確地讀出角度的坐標(biāo)，這樣電源拆除后的位置信息就不會(huì)丟失。除此之外，混合式絕對(duì)值編碼器可以輸出兩種信息，非常精確，可靠性較高[2]。

2.3 光電編碼器的優(yōu)勢(shì)分析

光電編碼器本身存在較多的優(yōu)勢(shì)，首先，光電編碼器的體積較小，方便角度測(cè)量。同時(shí)，光電編碼器的精度較高，在測(cè)量工作的運(yùn)用中可靠性較強(qiáng)，可以提高測(cè)量工作的效率。其次，光電編碼器應(yīng)用范圍十分廣泛。比如，光電編碼器可以廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、航空偵察、雷達(dá)以及軍事目標(biāo)的測(cè)量角度裝置中，進(jìn)一步為我國(guó)的國(guó)家安全提供保障，與此同時(shí)為我國(guó)偵查事業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。尤其光電編碼器在電機(jī)控制系統(tǒng)中的應(yīng)用十分的重要，可以保障電氣控制系統(tǒng)的安全性[3]。

2.4 光電編碼器測(cè)量齒輪傳動(dòng)誤差分析

通過研究齒輪傳動(dòng)在誤差中的應(yīng)用，逐漸代替了圓光柵對(duì)齒輪傳動(dòng)誤差測(cè)量的使用，并且可以配合定時(shí)器測(cè)量出光電編碼器的輸出脈沖信號(hào)。同時(shí)，可以使用多種方法對(duì)誤差進(jìn)行分析，進(jìn)而可以得出光電編碼器在齒輪傳動(dòng)誤差中應(yīng)用的相關(guān)結(jié)論。如果齒輪傳動(dòng)轉(zhuǎn)速較低，那么測(cè)量誤差有效率比較高。光電編碼器的測(cè)量方法，可以在控制電機(jī)中運(yùn)用，可以通過測(cè)頻法、測(cè)周法和測(cè)速法完成編碼器脈沖信號(hào)的分析，進(jìn)而得出結(jié)論：電機(jī)控制領(lǐng)域中運(yùn)用的測(cè)量方法與光電編碼器測(cè)量齒輪傳動(dòng)誤差的方法之間存在類似之處。

3 光電編碼器的齒輪傳動(dòng)誤差應(yīng)用分析

3.1 增量式光電編碼器傳動(dòng)誤差處理分析

在齒輪傳動(dòng)誤差分析中，需要使用精度等級(jí)較高的光電編碼器進(jìn)行測(cè)量，由于其誤差值非常小，測(cè)量難度特別大，利用增量式光電編碼器可以更好地處理這種齒輪傳動(dòng)誤差。增量式光電編碼器的傳動(dòng)誤差既存在周期性又存在隨機(jī)性，這兩種誤差都可以組成傳動(dòng)誤差信號(hào)。由于這種齒輪傳動(dòng)誤差伴隨較多的不確定因素，因此在選用一些測(cè)量方法時(shí)一定要確保其測(cè)量的精度，減少齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)測(cè)量的誤差?？梢允褂闷椒€(wěn)的分析方法，對(duì)其實(shí)施相關(guān)檢驗(yàn)，如分段的檢驗(yàn)方式或者倒序檢驗(yàn)的方式。

3.2 光電編碼器的結(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)分析

分析光電編碼器的結(jié)構(gòu)對(duì)研究光電編碼顯示器的工作狀態(tài)具有重要的意義。光電編碼顯示器的結(jié)構(gòu)與光電編碼器的制作材料具有重要的關(guān)系，這些制作材料主要包含金屬、玻璃和聚合物等，這種不同材料制作的光電編碼器在運(yùn)動(dòng)中具備相似的工作原理，并且在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)以產(chǎn)生的數(shù)字化光學(xué)信號(hào)為主。光電編碼顯示器可以利用透射式旋轉(zhuǎn)光電編碼器，分析遮光和透光的組成部分，了解光電編碼器的運(yùn)作原理。這種透射式的旋轉(zhuǎn)光電編碼器與其他類型的光電編碼器具有相通性，能夠利用光反射的原理，制作光電編碼器。

3.3 光電編碼器相關(guān)測(cè)量方法分析

光電編碼器的應(yīng)用非常廣泛，不僅可以測(cè)量齒輪傳動(dòng)的誤差數(shù)據(jù)，還可以代替圓光柵測(cè)量方法（成本花費(fèi)較高）。在光電編碼器應(yīng)用中，可以對(duì)光電編碼器的測(cè)定方法進(jìn)行分析，對(duì)傳動(dòng)誤差的測(cè)量也具有一定的借鑒作用。尤其是光電解碼器控制回路中的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置，可以在同步驅(qū)動(dòng)控制中直接應(yīng)用。光電編碼器位置測(cè)量精度比較高，能夠?qū)崿F(xiàn)精確位置的絕對(duì)指示和增量指示。在望遠(yuǎn)鏡應(yīng)用中，這種增量定位可以滿足望遠(yuǎn)鏡的精確定位需求，具備較高的分辨精度，位置指示的誤差因素較小。

3.4 測(cè)量齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)誤差的結(jié)論

對(duì)齒輪傳動(dòng)誤差信號(hào)的分析，可以估計(jì)功率譜的密度。分析功率譜密度，可以在一定程度上提高齒輪傳動(dòng)誤差的分辨率，如在現(xiàn)代功率譜估計(jì)方法的基礎(chǔ)上，可以通過線性方程來求得。這種方法較為常用，是傳動(dòng)誤差數(shù)據(jù)有效性的評(píng)定方法，通過模型數(shù)據(jù)估計(jì)，可以更好地分析齒輪傳動(dòng)數(shù)據(jù)。這種實(shí)驗(yàn)可以證明齒輪傳動(dòng)低速的情況下，可以使用光電編碼器代替圓光柵，具備的優(yōu)點(diǎn)為減少高昂成本消耗，降低對(duì)環(huán)境的影響，有效提高齒輪傳動(dòng)誤差的精準(zhǔn)度。

3.5 編碼器的相關(guān)測(cè)量應(yīng)用情況

編碼器的測(cè)量精度較高，測(cè)量結(jié)果較為可靠，可以滿足較高的測(cè)量需求，因此應(yīng)用非常廣泛。特別是對(duì)于測(cè)量精度和位置準(zhǔn)確度要求較高的新型望遠(yuǎn)鏡來講，需要輔助測(cè)量技術(shù)才可以使得編碼器的測(cè)量精準(zhǔn)度得到提高。如果輔助光纖陀螺儀測(cè)角裝置，能夠測(cè)量諧振的頻率變化，了解角度的變化，這樣可以達(dá)成最初的測(cè)量目的。不僅如此，通過與光電編碼器的直接傳動(dòng)軸連接，可以提高編碼器的分辨精準(zhǔn)度，和相關(guān)導(dǎo)航定位的需求不相適應(yīng)。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著現(xiàn)在社會(huì)的持續(xù)發(fā)展，人們的需求逐漸變得多樣化。在很多領(lǐng)域都會(huì)運(yùn)用到一些特殊的測(cè)量?jī)x器設(shè)備，特別是光電編碼器這種測(cè)量角度儀器設(shè)備。作者在本文之中對(duì)光電編碼器進(jìn)行了全面的剖析之后，得出不同類型的光電編碼器適用于不同的領(lǐng)域，在某些特殊領(lǐng)域可以促進(jìn)生產(chǎn)效率的提高。尤其在軍事偵察中對(duì)光電編碼器進(jìn)行應(yīng)用，可以在很大程度上保證我國(guó)的國(guó)防安全。詳細(xì)分析光電編碼器的具體應(yīng)用，可以了解光電編碼器的應(yīng)用知識(shí)以及齒輪傳動(dòng)數(shù)據(jù)的相關(guān)誤差。通過對(duì)多種數(shù)據(jù)的對(duì)比，可以使得齒輪傳動(dòng)誤差的測(cè)量方案得到不斷優(yōu)化和提升，并且能夠提升測(cè)量技術(shù)。

【參考文獻(xiàn)】

【1】茍向鋒，韓林勃，朱凌云，等.單自由度齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)安全盆侵蝕與分岔[J].振動(dòng)與沖擊，2020，39（2）：123-131.

【2】董海峰.減速器動(dòng)態(tài)傳動(dòng)誤差檢測(cè)與分解方法研究[D].合肥：安徽建筑大學(xué)，2019.

【3】石照耀，任新麗，于渤，等.塑料齒輪傳動(dòng)誤差動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)的研制[J]. 機(jī)械傳動(dòng)，2019（9）：55-56.