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光电编码器故障诊断技术研究现状与展望

董静 万秋华 赵长海 于海 梁立辉

董静, 万秋华, 赵长海, 于海, 梁立辉. 光电编码器故障诊断技术研究现状与展望[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(5): 755-767. doi: 10.3788/CO.20150805.0755
引用本文: 董静, 万秋华, 赵长海, 于海, 梁立辉. 光电编码器故障诊断技术研究现状与展望[J]. 中国光学(中英文), 2015, 8(5): 755-767. doi: 10.3788/CO.20150805.0755
DONG Jing, WAN Qiu-hua, ZHAO Chang-hai, YU Hai, LIANG Li-hui. Current situation and prospect of fault diagnosis for photoelectric encoder[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 755-767. doi: 10.3788/CO.20150805.0755
Citation: DONG Jing, WAN Qiu-hua, ZHAO Chang-hai, YU Hai, LIANG Li-hui. Current situation and prospect of fault diagnosis for photoelectric encoder[J]. Chinese Optics, 2015, 8(5): 755-767. doi: 10.3788/CO.20150805.0755

光电编码器故障诊断技术研究现状与展望

doi: 10.3788/CO.20150805.0755
基金项目: 中国科学院知识创新工程领域前沿资助项目(No.O70Y32R070)
详细信息
    通讯作者:

    董 静(1990—),女,安徽合肥人,硕士研究生,2013年于哈尔滨工业大学获得学士学位,主要从事光电位移精密测量及光电编码器的检测等方面的研究。E-mail:djwuyou@163.com

    万秋华(1962—),女,吉林长春人,博士,研究员,博士生导师,主要从事光电位移精密测量技术及高精度光电轴角编码器等方面的研究。E-mail: wanqh@ciomp.ac.cn

    赵长海(1980—),男,河南邓州人,博士,副研究员,硕士生导师,2003年于吉林大学获得学士学位,2008年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光电位移精密测量技术及光电编码器方面的研究。E-mail:changhai403@163.com

    于 海(1987—),男,吉林敦化人,博士,助理研究员,主要从事光电位移精密测量及光电编码器的检测等方面的研究。E-mail:yuhai5158@163.com

    梁立辉(1980—),男,吉林舒兰人,博士,助理研究员,主要从事光电位移转换技术方面的研究。E-mail:leungleehuei@126.com

  • 中图分类号: TP212

Current situation and prospect of fault diagnosis for photoelectric encoder

  • 摘要: 光电编码器是以高精度计量光栅为检测元件的高精度数字化测角设备,在当代自动化领域应用广泛。为深入研究光电编码器故障诊断方法,提高诊断效率,本文首先介绍了光电编码器分类、工作原理;其次,介绍了国内外光电编码器故障诊断关键技术现状,对具有代表性的故障诊断技术进行了分析与比较,总结了各诊断方法的优缺点;最后,对光电编码器诊断技术进行了展望,揭示了其诊断方法向自动化、便携化、动态检测、多技术融合和故障预测方向发展的趋势。

     

  • 图 1  光电编码器原理图

    Figure 1.  Schematic of photoelectric encoder

    图 2  编码器码盘示意图

    Figure 2.  Code disc of photoelectric encoder

    图 3  光电编码器实物图

    Figure 3.  Pictures of photoelectric encoder

    图 4  日本国家计量研究所的编码器精度检测系统

    Figure 4.  Encoder detection system of National Metrology Institute in Japan

    图 5  故障诊断方法分类

    Figure 5.  Classification of fault diagnosis methods

    图 6  光电编码器动态误码检测系统的整体结构

    Figure 6.  Overall structure of dynamic fault detection for encoder

    图 7  坐标调整后编码器输出值曲线图

    Figure 7.  Output curve of encoder after coordinate was adjusted

    图 8  基于微分算法的误码检测系统框图

    Figure 8.  Block diagram of encoder fault detection based on differential algorithm

    图 9  出现误码时显示屏图

    Figure 9.  Picture of LCD when code error appeared

    图 10  Mallat算法的分解与合成

    Figure 10.  Decomposition and synthesis of Mallat algorithm

    图 11  基于希尔伯特-黄变换的光电编码器故障诊断模型

    Figure 11.  Fault diagnosis model of encoder based on HHT

    图 12  基于主元分析的故障诊断流程

    Figure 12.  Fault diagnosis process based on PCA

    图 13  基于神经网络的故障诊断方法

    Figure 13.  Fault diagnosis methods based on ANN

    表  1  国外光电编码器故障诊断技术的优缺点对照表

    Table  1.   Advantages and disadvantages of foreign fault diagnosis technology for photoelectric encoder

    下载: 导出CSV

    表  2  国内光电编码器故障诊断技术的优缺点对照表

    Table  2.   Advantages and disadvantages of domestic fault diagnosis technology for photoelectric encoder

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-03-11
  • 录用日期:  2015-05-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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