基于机器视觉的编码器光栅偏心调整系统改进

摘要

高精度光电编码器是光电测角仪器的重要组成部分，主要应用在航空航天、汽车制造、国防军工、高精度机床及其他重要领域。在编码器生产的过程中，光栅与主轴装配精度是影响编码器输出信号精度的重要因素。目前，国内光栅偏心调整技术在调整精度、效率、稳定性及自动化程度等方面存在诸多不足。因此，本文应用机器视觉、数据与信号处理、智能化控制等技术，设计并搭建了基于机器视觉的编码器光栅偏心自动调整系统，完成对系统的调整精度、调整效率、系统稳定性等方面的改进。
　　首先，分析光栅偏心调整精度影响因素，通过机器视觉图像采集设备选型、光栅图像处理算法研究提高机器视觉系统精度；通过优选控制系统设备、改进控制系统流程、设计控制系统程序，实现高精度微动调整；通过研究光栅偏心计算算法，提高光栅偏心计算精度。
　　其次，分析光栅偏心调整效率影响因素，提出光栅偏心调整系统效率优化总体方案，并通过优选软件开发环境、构建了偏心调整新方案，完成对整体系统的效率优化。
　　再次，根据工业实际应用的技术要求，分析光栅偏心调整系统稳定性影响因素；通过添加图像采集故障检测、光源亮度稳定性、系统内存泄露等功能，提高机器视觉系统稳定性；通过添加运动控制卡的初始化与关闭、微动调整平台位置传感器及控制信号布置、抗干扰措施等功能，提高控制系统稳定性。
　　最后，通过微动调整平台精度、光栅偏心参数优选、第三方系统偏心、光栅偏心调整效率、光栅偏心检测效率等测试，验证本文设计并搭建的编码器光栅偏心自动调整系统在精度、效率、稳定性等方面都达到了设计指标。其中，光栅调整合格偏心在10μm以内，调整时间在30s以内。
　　本文的研究内容为高精度、高分辨力绝对式光栅旋转编码器的研制提供了技术保障，具有重大的工程意义。

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第1章 绪论

1.1课题研究的目的和意义

1.2机器视觉技术研究现状及应用

1.3运动控制卡应用技术发展现状

1.4本文主要研究内容

第2章 光栅偏心调整精度影响因素分析

2.1调整精度影响因素分析

2.2高精度光栅图像采集与处理技术研究

2.3高精度微动调整技术研究

2.4高精度光栅偏心计算算法研究

2.5本章小结

第3章 光栅偏心调整效率影响因素分析

3.1偏心调整效率影响因素分析

3.2系统人机界面及功能模块实现

3.3控制系统效率优化研究

3.4本章小结

第4章 光栅偏心调整系统稳定性影响因素分析

4.1稳定性影响因素分析

4.2机器视觉系统稳定性研究

4.3控制系统稳定性研究

4.4本章小结

第5章 光栅偏心调整系统综合性能测试

5.1光栅偏心调整系统精度测试

5.2光栅偏心调整系统效率测试

5.3实验结果总结分析

5.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢