使用线阵CCD高倍细分的单码道的绝对编码进行测角技术的研究论文

　　单码道绝对式光电轴角编码器综合运用了单码道编码技术和线阵CCD图像测量技术，具有高分辨率、高精度、小型化、非接触测量的特点。码盘由不同宽度的线条（或窗口）代表不同的编码，线条（或窗口）的中心则代表码盘的分度间隔。基本工作原理是：用LED作为光源来照射码盘，线阵CCD图像传感器将包含位置信息的空间光强信号转换为时域电信号，计算机采集信号。先根据码表读出角位置读数的大数部分，再基于CCD细分技术对码盘的角位置信息进行细分，求得角度读数的小数部分，最后将二者合成为码盘相对CCD电零位之间的绝对角度值。

　　单码道绝对式光电轴角编码器的设计涉及编码技术、码盘制造、精密轴系、光学成

　　像系统、光电转换器件、信号采集与处理、图像处理软件等，所有这些环节都影响最终测角精度。本论文研究了提高光电图像测量系统的性能方法，采用适当的细分方法设计了满足要求的图像测量软件，达到了提高测角系统的分辨率和精度的目标，码盘制作和轴系问题不在本论文研究范围之内。课题来源于某电子经纬仪生产企业。本论文研究成果的要点是：

　　1.提出并实现了一种独特的编码方法及其计算程序；

　　2.基于CPLD和14微米像元的绿光线阵CCD组成了光电检测与图像数据采集系统；

　　3.提出了以二次多项式曲线最小二乘拟合的算法计算码盘线条图像的中心并对多线条中心取平均的方法，降低码盘制作误差的影响，提高了角度计算的准确度；

　　4.用CCD图像检测几何中心的灵敏度达到了0.012像素当量；

　　5.完成了实验装置，实验结果表明：该装置的显示分辨率为1”，多次静态测量的标准差少于1.2”。综合测角精度与轴系精度及码盘制作有关，在二者皆为较高精度的情况下，本论文的实验在与光栅精密测角系统对比时，达到了全圆测角最大间隔差小于10”的精度（内含光栅测角系统的误差约5“-6”）。