光电轴角编码器自动化校准方法杨玉莹

光电轴角编码器自动化校准方法杨玉莹
发布时间：2021-08-05T03:31:14.138Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：杨玉莹彭军何群[导读] 光电轴角编码器又称为光电角位置传感器，是一种将旋转角位置、角位移及角速度等物理量转换成电信号的位移传感器。

航空工业北京长城计量测试技术研究所北京 100095摘要：本单位研制的角位移传感器校准装置可以满足不同信号输出形式的光电轴角编码器的校准需求，实现光电轴角编码器高准确度和高效率的校准。

关键词：光电轴角编码器；自动化校准
Automatic calibration method of photoelectric-angular encoder YANG Yu-ying，PENG Jun，HE Qun （Changcheng Institute of Metrology ＆Measurement，Beijing 100095）Abstract The self-developed calibration device of angular displacement sensor can meet the calibration requirements of different signal output forms of photoelectric-angular encoder and achieve high accuracy and high efficiency calibration of photoelectric-angular encoder. Key words：photoelectric-angular encoder；auto-calibration
1 引言
光电轴角编码器又称为光电角位置传感器，是一种将旋转角位置、角位移及角速度等物理量转换成电信号的位移传感器。

[1]它以高精度计量圆光栅为检测元件，通过光电转换，将角位置信息转换成相应的数字代码，并可与计算机及显示装置连接，实现数字测量与控制，具有范围广、精度高、可靠性好、体积小、易维护等优点，是自动化设备理想的角度传感器。

2 光电轴角编码器分类及信号输出形式光电编码器按编码方式分为三类：增量式、绝对值式和混合式。

[2-3]
增量式编码器用光信号扫描码盘，通过检测、统计信号的通断数量来计算旋转角度。

其信号输出有正弦波（电流或电压），方波（TTL、HTL），集电极开路（PNP、NPN）等多种形式。

绝对值式编码器用光信号扫描分度盘上的格雷码或二进制码刻度盘以确定被测物的绝对位置值，然后将其转换为电信号以脉冲的形式输出测量的位移量。

其信号输出有并行、串行、总线型等。

串行最常用的是时钟同步串联信号（SSI）；总线型最常用的是PROFIBUS-DP 型，还有DeviceNet，CAN，CC-link等。

混合式编码器可以同时输出绝对旋转角度编码与相对旋转角度编码，具备绝对编码器的旋转角度编码唯一性与增量编码器的应用灵活性。

3 光电轴角编码器自动化校准方法
为解决光电轴角编码器量值溯源问题，提高批量同型号编码器校准效率，研制出一种角位移传感器自动校准装置，显著减少了计量人员操作和等待的时间，提高了计量工作效率。

3.1 自动校准装置原理
角位移传感器自动校准装置主要由标准角位置转台、激励电源、数字多用表、数据采集及处理装置等组成。

角位置转台作为校准时的角度标准，转台上安装一个与转台同轴的大小可调的夹具，用于将被校编码器固定在台面上。

利用计算机上的自动校准程序控制转台的角位置发生变化，被校编码器感应到变化后输出相应的电信号。

数据采集装置记录相应的电信号输出量，并将数据回传到计算机，试验完成后由自动校准程序打印出校准结果。

该校准装置可以实现光电轴角编码器的自动校准，适配的信号输出类型包括正弦波方波、串行信号、并行信号、总线信号等。

自动校准程序中可以根据编码器信号输出类型选择不同的测量模式。

3.2 自动校准试验过程
将被校编码器按图2所示安装在标准角位置转台上。

通过自动校准程序可以使转台转动到固定的角位置，编码器的信号输出线连接到计算机，使用数据采集装置采集输出的角位置信息。

图1 被校编码器安装示意图
根据规程JJF1115-2004光电轴角编码器校准规范，对被校编码器测量两圈，得到两次测量数据。

自动校准程序可以在指定路径保存测试结果的Excel文件，并依据规程计算相应的测量不确定度。

如图2所示。

4 结语
根据以上试验结果及分析，本单位研制的角位移传感器校准装置可以实现光电轴角编码器高准确度和高效率的校准。

该装置还可以根据不同厂家生产的各类编码器进行针对性升级开发，也具备对角速度传感器自动校准的能力，在计量工作中具有很高的利用价值，应用前景十分宽广。

参考文献：
[1]汤天瑾，曹向群，林斌.光电轴角编码器发展现状分析及展望.光学仪器，2005，27（1）：90-96.
[2]林长友.光栅编码器发展现状分析与展望.光机电信息，2011，28（6）：1-7.
[3]雒小红，魏际同.多类型接口轴角编码器设计与实现.中国有线电视，2018，4：488-490.
作者简介：杨玉莹（1992-），女，硕士，主要从事惯性产品计量技术研究。