留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

小型绝对式光电编码器误码自动检测系统

董静 万秋华 于海 卢新然

董静, 万秋华, 于海, 卢新然. 小型绝对式光电编码器误码自动检测系统[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(6): 695-703. doi: 10.3788/CO.20160906.0695
引用本文: 董静, 万秋华, 于海, 卢新然. 小型绝对式光电编码器误码自动检测系统[J]. 中国光学(中英文), 2016, 9(6): 695-703. doi: 10.3788/CO.20160906.0695
DONG Jing, WAN Qiu-hua, YU Hai, LU Xin-ran. Automatic detection system of fault code for small size absolute photoelectric encoder[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6): 695-703. doi: 10.3788/CO.20160906.0695
Citation: DONG Jing, WAN Qiu-hua, YU Hai, LU Xin-ran. Automatic detection system of fault code for small size absolute photoelectric encoder[J]. Chinese Optics, 2016, 9(6): 695-703. doi: 10.3788/CO.20160906.0695

小型绝对式光电编码器误码自动检测系统

doi: 10.3788/CO.20160906.0695
基金项目: 

国家自然科学基金资助项目 No.51605465

详细信息
    作者简介:

    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

    通讯作者:

    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

  • 中图分类号: TP212

Automatic detection system of fault code for small size absolute photoelectric encoder

Funds: 

Supported by National Natural Science Foundation of China No.51605465

More Information
  • 摘要: 在批量生产光电编码器时,对光电编码器是否存在误码进行检测是一个重要的环节。现有的检测方法采用二进制灯排手动转动编码器用肉眼进行观测,存在手动检测慢、肉眼观测误差较大、检测结果受转动速度影响等缺点。在大批量生产的光电编码器,采用传统方法进行误码检测费时费力。为解决编码器生产及使用过程中对光电编码器的自动误差检测,本文设计了小型光电编码器误码自动检测系统。首先,在参照大量光电编码器生产经验的基础上,分析了编码器误码产生的主要原因;然后,提出了基于微分算法实现对光电编码器是否存在误码进行判断的误码自动检测方法;最后,以FPGA为主控芯片,设计了小型光电编码器自动误码检测系统。该系统能够实现对光电编码器的高速数据采集、数据处理与误码判断,并将误码判断结果通过LCD液晶显示。同时,可以根据需要将数据传输到计算机中作进一步分析。检测实验表明:本文所设计的误码检测系统成功实现了对15位串/并口光电编码器在高速和低速下进行数据采集及误码判断。系统可用于批量生产下光电编码器的误码自动检测,减少了人工操作,提高了自动化程度。系统具有智能便捷,移动性强,适用于实验室及各种工作场合下的误码检测等优点,检测速度较以往检测方法提高了3~5倍。

     

  • 图 1  光电编码器误码原因统计图

    Figure 1.  Statistical diagram of the reasons for errors of photoelectric encoder

    图 2  误码检测系统结构框图

    Figure 2.  Structure diagram of fault code detection system

    图 3  实验转台装配图

    Figure 3.  Assembly diagram of experiment turntable system

    图 4  系统处理电路框图

    Figure 4.  Block diagram of processing circuit

    图 5  系统程序流程图

    Figure 5.  Block diagram of system software

    图 6  编码器误码检测实验系统

    Figure 6.  Detection system of fault code for photoelectric encoder

    图 7  工作正常编码器无误码下的速度曲线图

    Figure 7.  Diagram of velocity curve for good-working photoelectric encoder

    图 8  对故障编码器进行的误码检测

    Figure 8.  Diagram of velocity curve for faulty photoelectric encoder

    图 9  码盘污染时的误码检测结果

    Figure 9.  Diagram of fault code detection for faulty photoelectric encoder with polluted code disc

    图 10  安装偏心下的误码检测结果

    Figure 10.  Diagram of fault code detection for faulty photoelectric encoder with code disc eccentricity

    图 11  第10位发生误码的速度曲线

    Figure 11.  Diagram of velocity curve for faulty photoelectric encoder with malfunction of the 10th bit

    图 12  第5位发生误码的速度曲线

    Figure 12.  Diagram of velocity curve for faulty photoelectric encoder with malfunction of the 5th bit

    图 13  编码器发生误码速度曲线图

    Figure 13.  Diagram of velocity curve of faulty photoelectric encoder

    表  1  3种转速下15台故障编码器的误检率

    Table  1.   False drop rate of 15 faulty photoelectric encoders under three different rotation speeds

    实验分类检测显示有误码(台)检测显示无误码(台)误检率/%
    v=80°/s11500
    21500
    31500
    v=8 r/s11500
    21500
    31500
    v=10 r/s11500
    21500
    31500
    下载: 导出CSV

    表  2  3种转速下15台工作正常编码器的误检率

    Table  2.   False drop rate of 15 good-working photoelectric encoders under three different rotation speeds

    实验分类检测显示有误码(台)检测显示误码(台)误检率/%
    v=80°/s10150
    20150
    30150
    v=8 r/s10150
    20150
    30150
    v=10 r/s10150
    20150
    30150
    下载: 导出CSV
  • [1] 董莉莉,熊经武,万秋华.光电轴角编码器的发展动态[J].光学精密工程,2000,8(2):198-202. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200002022.htm

    DONG L L,XIONG J W,WAN Q H. Development current situation and trend of photoelectric encoder[J]. Opt. Precision Eng.,2000,8(2):198-201.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM200002022.htm
    [2] 冯英翘,万秋华,王树洁.小型光电编码器长周期误差的修正[J].光学精密工程,2014,9:2491-2497. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM201409028.htm

    FENG Y Q,WAN Q H,WANG S J. Correction of long-period error for small photoelectric encoder[J]. Opt. Precision Eng.,2014,9:2491-2497.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM201409028.htm
    [3] 高旭,万秋华,赵长海,等.莫尔条纹光电信号正交性偏差的实时补偿[J].光学精密工程,2014(1):213-219. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM201401030.htm

    GAO X,WAN Q H,ZHAO CH H,et al.. Real-time compensation of orthogonality deviation for Moire fringe photoelectric signal[J]. Opt. Precision Eng.,2014(1):213-219.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-GXJM201401030.htm
    [4] WATANABE T,FUJIMOTO H,NAKAYAMA K,et al.. Automatic high precision calibration system for angle encoder[J]. SPIE,2003,5190:400-407. http://cn.bing.com/academic/profile?id=2072646380&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
    [5] BOUROGAOUI M,BERRIRI H,SETHOM H B,et al.. Wavelets and parity equations methods comparison for faulty encoder detection in PMSM drivers[C]. The 8th International Multi-Conference on Systems,Signals & Devices,Valencia,Spain,March 22-25,2011:1-7.
    [6] SILVA A A,BAZZI A M,GUPTA S. Fault diagnosis in electric drives using machine learning approaches[C]. Electric Machines & Drives Conference(IEMDC),2013 IEEE International,Chicago,USA,2013:722-726.
    [7] XU P,CHAN A K. Support vector machines for multi-class signal classification with unbalanced samples[C]. Proceedings of the 2003 International Joint Conference on Neural Networks,Istanbul,Turkey,July 20-24,2003,2:1116-1119.
    [8] 赵长海,万秋华,孙莹.光电轴角编码器的误码检测系统[J].电子测量与仪器学报,2012,26(5):463-468. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZIY201205017.htm

    ZHAO CH H,WAN Q H,SUN Y. Code error detection system for photoelectric shaft encoder[J]. J. Electronic Measurement and Instrument,2012,26(5):463-467.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DZIY201205017.htm
    [9] 孙树红,赵长海,万秋华,等.小型光电编码器自动检测系统[J].中国光学,2013,6(4):600-606. http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9015.shtml

    SUN SH H,ZHAO C H,WAN Q H,et al.. Automatic detection system for miniature photoelectrical encoder[J]. Chinese Optics,2013,6(4):600-606.(in Chinese) http://www.chineseoptics.net.cn/CN/abstract/abstract9015.shtml
    [10] 邓方,陈杰.基于数据特征及模糊逻辑的光电编码器故障诊断[J].中南大学学报(自然科学版),2011,42(1):876-882.

    DENG F,CHEN J. Optical encoder fault diagnosis based on characteristics of data and fuzzy logic[J]. J. Central South University(Science and Technology),2011,42(1):876-882.(in Chinese)
    [11] 陈兴林,刘杨,吕恒毅.采用小波处理的空间光电编码器智能故障诊断[J].华中科技大学学报(自然科学版),2010,38(4):79-82. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZLG201004022.htm

    CHEN X L,LIU Y,LV H Y. Wavelet processing-based intelligent fault diagnosis of spacial photoelectrical encoders[J]. J. Huazhong Univ. Sci. Tech.(Natural Science Edition),2010,38(4):79-82.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HZLG201004022.htm
    [12] 吴永芝,刘义生,万秋华,等.高精度光电编码器动态细分误差测量系统[J].吉林大学学报(工学版),2012,42(1):309-313. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY2012S1067.htm

    WU Y ZH,LIU Y SH,WAN Q H,et al.. Dynamic interpolation error measuring system for high precision optical encoder[J]. J. Jilin University Engineering and Technology Edition,2012,42(1):309-313.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-JLGY2012S1067.htm
    [13] 冯英翘,万秋华,孙莹,等.小型光电编码器的高分辨力细分技术[J].红外与激光工程,201342(7):1825-1829. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201307033.htm

    FENG Y Q,WAN Q H,SUN Y,et al.. High resolution interpolation techniques of small photoelectric encoder[J]. Infrared and Laser Engineering,201342(7):1825-1829.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201307033.htm
    [14] 于海,万秋华,杨守旺,等.绝对式光电编码器动态误差采集系统[J].红外与激光工程,2013,42(7):1809-1814. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201307030.htm

    YU H,WAN Q H,YANG SH W,et al.. Dynamic error acquisition system of absolute optical encoder[J]. Infrared and Laser Engineering,2013,42(7):1809-1814.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201307030.htm
    [15] 孙树红,梁立辉,万秋华.基于DSP的光电编码器自动检测系统[J].红外与激光工程,2013,42(9):2536-2539. http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201309043.htm

    SUN SH H,LIANG L H,WAN Q H. Automation detection system for photoelectrical encoder based on DSP[J]. Infrared and Laser Engineering,2013,42(9):2536-2539.(in Chinese) http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HWYJ201309043.htm
  • 加载中
图(13) / 表(2)
计量
  • 文章访问数:  1667
  • HTML全文浏览量:  442
  • PDF下载量:  839
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-15
  • 修回日期:  2016-07-28
  • 刊出日期:  2016-12-01

目录

    /

    返回文章
    返回