基于LabVIEW的编码器信号自动补偿系统开发

摘要

随着我国现代工业技术的蓬勃发展，制造业水平的不断提高，工业、医疗、航空航天等行业对测控系统有了更高的要求。作为测控系统组成的关键元器件，编码器分辨力和计数精度直接影响测控系统运行的精准性。国内对编码器信号的处理及补偿多集中在编码器偏心调整和信号电子学细分两个方向，有关采用编码器输出信号自动补偿技术提高编码器测控精度的研究较少，这已成为进一步提高编码器性能研究中亟需解决的问题。
　　本文在系统研究编码器工作原理的基础上，深入分析了编码器输出信号的误差来源，以实现补偿信号高效率、高精度、稳定性好、操作简便为目的，研制并开发了JKW-1型编码器输出信号自动补偿系统。
　　针对编码器信号获取易出现偏差、装夹效率低、驱动转速得不到保证等问题，设计了专用编码器模拟工作控制台，以达到编码器主体无损伤装夹、信号稳定输出、减小信号误差的目的。根据编码器数据传输流程，研制了编码器输出信号自动补偿系统工作平台，运用 TCP/IP通信和 BISS通信结合的方式，实现了编码器输出信号参数的判断、补偿和写入。
　　针对人工补偿信号方法的过程繁杂、效率低、可靠性低、精度不稳定等不足，以减小信号波动等非线性误差对编码器补偿过程的影响为目的，采用径向基神经网络算法，建立了包含通信模块、信号处理模块、信号补偿模块、信号标定模块及软件辅助模块等，可满足编码器主码道（M码道）、节码道（S码道）、游标码道（N码道）的信号幅值、相位、偏移量的误差调整要求的编码器输出信号误差补偿系统。
　　实验结果表明，自主开发的编码器信号自动补偿系统可以满足信号参数的补偿要求，补偿结果稳定性好。采用信号自动补偿方法，提高编码器信号的补偿效率和补偿精度，补偿结果相较于人工补偿更接近于理想信号误差。本文所采用的编码器信号补偿方法和研制的补偿系统，对进一步提高编码器信号质量有重要的实用价值与现实意义。

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第1章 绪论

1.1 课题的研究背景、目的及意义

1.2 编码器国内外研究现状

1.3 LabVIEW软件工程应用现状

1.4 本文的主要研究内容

第2章 光电编码器工作原理及误差形成机制分析

2.1 光电编码器的结构组成

2.2 编码器细分方法及信号形成机制

2.3 编码器信号误差形成机制分析

2.4 本章小结

第3章 编码器自动补偿系统工作平台设计与研制

3.1 总体方案

3.2 编码器输出信号模拟控制台设计

3.3 工作平台的硬件设备选用

3.4 编码器输出信号自动补偿系统工作平台的建立

3.5 本章小结

第4章 编码器输出信号自动补偿软件设计与开发

4.1 软件设计总体规划

4.2 数据传输及信号处理模块设计

4.3 编码器输出信号自动补偿功能的实现

4.4 本章小结

第5章 编码器信号自动补偿实验验证

5.1 信号自动补偿实验规划

5.2 自动补偿软件补偿结果验证

5.3 自动补偿与人工补偿精度对比验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢