專利名稱：光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬光電檢測技術領域中涉及的一種用于發(fā)現光電軸角編碼 器細分誤差的檢測裝置。
背景技術：
光電軸角編碼器是目前應用較為廣泛的具有代表性的角位移傳感 器，由于受碼盤刻劃、偏心以及裝調工藝等因素的影響，在編碼器裝調 好之后使用時難免會出現測量誤差，對于高精度的光電軸角編碼器，細 分誤差是其測量誤差的主要分量，使用之前必須進行認真細致的檢測， 以確定編碼器的細分誤差是否滿足精度要求。怎樣快速準確地找出編碼 器的細分誤差，是業(yè)內人事十分關心的問題。
以往對編碼器細分誤差的檢測主要是靠人眼通過編碼器顯示值與
基準值進行比較，編碼器一個細分周期一般檢測16個以上點，角度基準
一般采用自準直儀。
與本發(fā)明最為接近的已有技術，是中國科學院長春光學精密機械與 物理研究所研制的細分誤差檢測裝置，如圖1所示，包括裝置殼體l、聯(lián)
軸節(jié)2、正24面體3、轉臺4、自準直儀5。
編碼器和正24面體3通過聯(lián)軸節(jié)2連接在一起，固定在轉臺4上，自 準直儀5也固定在轉臺上，當編碼器轉動時，記錄編碼器的顯示角度值 和自準直儀5的顯示值，二者的差值即是編碼器的細分誤差。在編碼器 的一個細分周期內連續(xù)測量32次，計算均方差，作為該編碼器的細分誤 差。由于編碼器一個細分周期需要測量32個點，編碼器每次只能轉動一個細分周期的1/32，小角度的轉動非常麻煩，容易過沖，自準直儀5和正 24面體3安裝起來比較麻煩。因此使用此裝置耗時費力，正常情況下測 量編碼器的細分誤差至少需要60分鐘左右。正24面體和自準直儀造價昂 貴，測量效率較低。

發(fā)明內容
為了克服已有技術存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于自動快速準確地 發(fā)現編碼器的細分誤差，特研制了一種光電軸角編碼器細分誤差的檢測 裝置。該裝置結構簡單，成本低廉，效率較高。
本發(fā)明要解決的技術問題，提供一種光電軸角編碼器細分誤差檢測 裝置。解決技術問題的技術方案如圖2所示，包括裝置殼體6、數據采集 芯片7、 CPU處理器8、顯示屏9。
外部編碼器發(fā)送的是兩路正交的正余弦信號SIN和COS。在裝置殼 體6內置有數據采集芯片7、 CPU處理器8、顯示屏9，外部編碼器的輸出 信號SIN和數據采集芯片7的4腳輸入端相連，外部編碼器的輸出信號 COS和數據采集芯片7的2腳輸入端相連，外部編碼器的信號地和數據采 集芯片7的18腳地相連；數據采集芯片7的24、 23、 22、 21、 20、 19、 16、 15、 14、 13、 12、 11、 10、 9、 30、 29、 28、 27、 26、 25分別和CPU處 理器8的98、 97、 96、 95、 94、 93、 92、 91、 88、 87、 86、 85、 84、 83、 54、 53、 56、 55、 52、 51腳相連;CPU處理器8的75、 74、 73、 72、 71、 70、 69、 68、 67、 66、 65、 62、 61、 60、 59腳和顯示屏9的4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14、 15、 16、 17、 18腳相連。計算機軟件程序 裝在CPU處理器8的內部FLASH中。
外部編碼器將兩路正交的精碼信號SIN和COS輸入到數據采集芯 片7中，CPU處理器8讀取數據采集芯片7的數據，計算編碼器的細分誤差，將編碼器的細分誤差送顯示屏9顯示，顯示屏9負責顯示編碼器的細 分誤差。
CPU處理器采用Keil uViskm3編程，根據編碼器一個信號周期的信 號與標準的正弦信號進行比對，計算編碼器的細分誤差，將細分誤差顯 示在顯示屏上，顯示方式以數據方式顯示， 一個細分周期顯示16-64個細 分位置的細分誤差。
當編碼器近似勻速旋轉時，編碼器輸出的兩路精碼信號為正余弦信 號。如果沒有細分誤差，則其精碼信號為標準的正余弦信號，信號沒有 諧波；如果不是標準的正余弦信號，含有諧波分量，則編碼器存在細分 誤差。當CPU處理器通過數據采集芯片采集編碼器的一個精碼信號周期 時，將該信號進行傅里葉變換，計算信號的諧波成分，與標準的正余弦 信號比X寸，計算出編碼器的細分誤差。一個細分周期可以計算16-64個點， 計算之后將細分誤差的數據依此顯示在OLED顯示屏上。 本發(fā)明的積極效果
由于單片機處理數據的速度快，每秒處理編碼器的精碼信號數據比 較多，正常情況下計算出編碼器細分誤差只需要幾秒鐘的時間。編碼器 的細分誤差以數據形式直接顯示在顯示屏上，也可以曲線的形式顯示， 人觀察起來非常方便，不會形成視覺疲勞，且該裝置簡單輕便，容易攜 帶。根據細分誤差的大小可以直接評定該編碼器是否滿足精度要求，非 常適合非專業(yè)人士觀察編碼器的細分誤差，大大的提高了檢査效率。


圖l是己有技術的結構系統(tǒng)框圖。 圖2是本發(fā)明的結構系統(tǒng)框圖。
圖3是本發(fā)明中單片機軟件在一個周期中的工作流程圖。圖4是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式
本發(fā)明按圖2所示的結構圖和圖4所示的電路圖實施。 其中數據采集芯片7采用MAXIM公司的8通道14位模數轉換芯片 MAX125， CPU處理器8采用新華龍電子生產的C8051F020型號的單片 機，顯示屏9采用北京寧和頌揚科技發(fā)展有限公司的0LED顯示屏 NH012864-1。應用光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置進行細分誤差 的實施例的具體連接方式
數據采集芯片7的24腳輸入輸出端和CPU處理器8的98腳輸入輸出 端相連，數據采集芯片7的23腳輸入輸出端和CPU處理器8的97腳輸入輸 出端相連，數據采集芯片7的22腳輸入輸出端和CPU處理器8的96腳輸入 輸出端相連，數據采集芯片7的21腳輸入輸出端和CPU處理器8的95腳輸 入輸出端相連，數據采集芯片7的20腳輸入輸出端和CPU處理器8的94腳 輸入輸出端相連，數據采集芯片7的19腳輸入輸出端和CPU處理器8的93 腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的16腳輸入輸出端和CPU處理器8的 92腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的15腳輸入輸出端和CPU處理器8 的91腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的14腳輸入輸出端和CPU處理 器8的88腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的13腳輸入輸出端和CPU處 理器8的87腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的12腳輸入輸出端和CPU 處理器8的86腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的11腳輸入輸出端和 CPU處理器8的85腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的10腳輸入輸出端 和CPU處理器8的84腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的9腳輸入輸出 端和CPU處理器8的83腳輸入輸出端相連，數據采集芯片7的30腳輸出端 和CPU處理器8的54腳輸入端相連，數據采集芯片7的29腳輸入端和CPU處理器8的53腳輸出端相連，數據采集芯片7的28腳輸入端和CPU處理器 8的56腳輸出端相連，數據采集芯片7的27腳輸入端和CPU處理器8的55 腳輸出端相連，數據采集芯片7的26腳輸入端和CPU處理器8的52腳輸出 端相連，數據采集芯片7的25腳輸入端和CPU處理器8的51腳輸出端相 連；CPU處理器8的75腳輸出端和顯示屏9的4腳輸入端相連，CPU處理 器8的74腳輸出端和顯示屏9的5腳輸入端相連，CPU處理器8的73腳輸出 端和顯示屏9的6腳輸入端相連，CPU處理器8的72腳輸入輸出端和顯示 屏9的7腳輸入輸出端相連，CPU處理器8的71腳輸入輸出端和顯示屏9的 8腳輸入輸出端相連，CPU處理器8的70腳輸入輸出端和顯示屏9的9腳輸 入輸出端相連，CPU處理器8的69腳輸入輸出端和顯示屏9的10腳輸入輸 出端相連，CPU處理器8的68腳輸入輸出端和顯示屏9的11腳輸入輸出端 相連，CPU處理器8的67腳輸入輸出端和顯示屏9的12腳輸入輸出端相 連，CPU處理器8的66腳輸入輸出端和顯示屏9的13腳輸入輸出端相連， CPU處理器8的65腳輸入輸出端和顯示屏9的14腳輸入輸出端相連，CPU 處理器8的62腳輸出端和顯示屏9的15腳輸入端相連，CPU處理器8的61 腳輸出端和顯示屏9的16腳輸入端相連，CPU處理器8的60腳輸出端和顯 示屏9的17腳輸入端相連，CPU處理器8的59腳輸出端和顯示屏9的18腳 輸入端相連；計算機軟件程序裝在CPU處理器8的內部FLASH中。
數據采集芯片7為模擬電壓信號向數字信號轉換的芯片，其中4腳 為模擬信號輸入通道l， 2腳為模擬信號輸入通道2， 18腳為信號地，24、 23、 22、 21、 20、 19、 16、 15、 14、 13、 12、 11、 10、 9腳為輸入輸出 的數據引腳，30腳為中斷輸出引腳，29腳為轉換控制輸入引腳，28腳為 讀信號輸入引腳，27腳為寫信號輸入引腳，26腳為片選輸入引腳，25腳 為時鐘輸入引腳。CPU處理器8為單片機，其中98、 97、 96、 95、 94、93、 92、 91、 88、 87、 86、 85、 84、 83、 54、 53、 56、 55、 52、 51、 75、 74、 73、 72、 71、 70、 69、 68、 67、 66、 65、 62、 61、 60、 59腳為通用 數字輸入輸出引腳。顯示屏9為點陣式OLED顯示屏，其中4腳為輸入控 制信號引腳，5腳為輸入寫信號，6腳為輸入讀信號，7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14腳為輸入輸出數據引腳，15腳為片選輸入引腳，16腳為復位 輸入引腳，17、 18腳為控制模式輸入引腳。
權利要求
1、光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置，其特征在于該檢測裝置包括裝置殼體(6)、數據采集芯片(7)、CPU處理器(8)、顯示屏(9)，外部編碼器將兩路正交的精碼信號SIN和COS輸入到數據采集芯片(7)中，CPU處理器(8)讀取數據采集芯片(7)的數據，計算編碼器的細分誤差，并將編碼器的細分誤差送顯示屏(9)顯示；各單元的位置及連接關系在裝置殼體(6)內置有數據采集芯片(7)、CPU處理器(8)、顯示屏(9)，外部編碼器發(fā)送的是兩路正交的正余弦信號SIN和COS，外部編碼器的輸出信號SIN和數據采集芯片(7)的4腳輸入端相連，外部編碼器的輸出信號COS和數據采集芯片(7)的2腳輸入端相連，外部編碼器的信號地和數據采集芯片(7)的18腳地相連；數據采集芯片7的24、23、22、21、20、19、16、15、14、13、12、11、10、9、30、29、28、27、26、25分別和CPU處理器8的98、97、96、95、94、93、92、91、88、87、86、85、84、83、54、53、56、55、52、51腳相連；CPU處理器8的75、74、73、72、71、70、69、68、67、66、65、62、61、60、59腳和顯示屏9的4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18腳相連；計算機軟件程序裝在CPU處理器8的內部FLASH中。
2、 根據權利要求l所述的光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置，其 特征在于所述數據采集芯片7為模擬電壓信號向數字信號轉換的芯片，其中4腳為模擬信號輸入通道1， 2腳為模擬信號輸入通道2， 18腳為信號 地，24、 23、 22、 21、 20、 19、 16、 15、 14、 13、 12、 11、 10、 9腳為 輸入輸出的數據引腳，30腳為中斷輸出引腳，29腳為轉換控制輸入引腳， 28腳為讀信號輸入引腳，27腳為寫信號輸入引腳，26腳為片選輸入引腳， 25腳為時鐘輸入引腳。
3、 根據權利要求l所述的光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置，其 特征在于所述CPU處理器8為單片機，其中98、 97、 96、 95、 94、 93、 92、 91、 88、 87、 86、 85、 84、 83、 54、 53、 56、 55、 52、 51、 75、 74、 73、 72、 71、 70、 69、 68、 67、 66、 65、 62、 61、 60、 59腳為通用數字 輸入輸出引腳。
4、 根據權利要求l所述的光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置，其 特征在于所述顯示屏9為點陣式OLED顯示屏，其中4腳為輸入控制信號 引腳，5腳為輸入寫信號，6腳為輸入讀信號，7、 8、 9、 10、 11、 12、 13、 14腳為輸入輸出數據引腳，15腳為片選輸入引腳，16腳為復位輸入 引腳，17、 18腳為控制模式輸入引腳。
全文摘要
光電軸角編碼器細分誤差的檢測裝置，屬于光電檢測技術領域。該檢測裝置包括裝置殼體、數據采集芯片、CPU處理器、顯示屏，外部編碼器將兩路正交的精碼信號SIN和COS輸入到數據采集芯片中，CPU處理器讀取數據采集芯片的數據，計算編碼器的細分誤差，并將編碼器的細分誤差送顯示屏顯示；由于單片機處理數據的速度快，正常情況下計算出編碼器細分誤差只需要幾秒鐘的時間。編碼器的細分誤差以數據或曲線形式直接顯示在顯示屏上，觀察方便，不會形成視覺疲勞，且該裝置簡單輕便，容易攜帶。根據細分誤差的大小可以直接評定該編碼器是否滿足精度要求，非常適合非專業(yè)人士觀察編碼器的細分誤差，檢查效率提高數十倍。
文檔編號G01D18/00GK101551260SQ200910066979
公開日2009年10月7日 申請日期2009年5月20日 優(yōu)先權日2009年5月20日
發(fā)明者萬秋華, 趙長海 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所