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星载准绝对式光电编码器抗污方法

韩庆阳 沈宏海 马天翔 梁超 王志冲

韩庆阳,沈宏海,马天翔,等. 星载准绝对式光电编码器抗污方法[J]. 北京航空航天大学学报,2025,51(6):2014-2021 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0194
引用本文: 韩庆阳,沈宏海,马天翔,等. 星载准绝对式光电编码器抗污方法[J]. 北京航空航天大学学报,2025,51(6):2014-2021 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0194
HAN Q Y,SHEN H H,MA T X,et al. Anti-stain method of satellite-borne absolute-to-be optical encoder[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2025,51(6):2014-2021 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0194
Citation: HAN Q Y,SHEN H H,MA T X,et al. Anti-stain method of satellite-borne absolute-to-be optical encoder[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2025,51(6):2014-2021 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0194

星载准绝对式光电编码器抗污方法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2024.0194
基金项目: 

国家自然科学基金(52075520)

详细信息
    通讯作者:

    E-mail:lanbohesky@126.com

  • 中图分类号: V221+.3;TB553

Anti-stain method of satellite-borne absolute-to-be optical encoder

Funds: 

National Natural Science Fouddation of China (52075520)

More Information
  • 摘要:

    为提高星载准绝对式光电编码器的抗油污能力,提出多参考点绝对角位移识别和多读数头数据融合方法。介绍星载准绝对式光电编码器的组成和处理电路设计;提出多参考点绝对角位移的识别方法,防止因油污造成的绝对角位移误识别,并采用多读数头数据融合的方法,判断并消除错误的读数头测量数据;通过角位移曲线和角速度曲线对比实验,验证所提方法的有效性,并使用自准直平行光管和23面体检测精度。实验结果表明:所提方法能够有效的解决圆光栅被污染带引起的角位移错误问题,确保角位移正确可靠;经检验角位移误差最大值为4.6",最小值为−0.6",峰峰值为5.2",均方差为4.3"。满足星载准绝对式光电编码器抗污能力和精度要求,并已成功在工程中应用,效果良好。所提方法对提高星载准绝对式光电编码器抗油污能力,有实用价值。

     

  • 图 1  星载准绝对式光电编码器的组成

    Figure 1.  Composition of satellite-borne absolute-to-be optical encoder

    图 2  星载准绝对式光电编码器处理电路原理框

    Figure 2.  Block of satellite-borne absolute-to-be optical encoder

    图 3  星载准绝对式光电编码器圆光栅设计

    Figure 3.  Design of satellite-borne absolute-to-be optical encoder’s circle grating

    图 4  星载准绝对式光电编码器绝对角位移识别方法流程

    Figure 4.  Flow of the method for identify absolute angular displacements of on-board quasi-absolute photoelectric encoders

    图 5  星载准绝对式光电编码器测量读数头分布

    Figure 5.  Distribution of measurement readheads for on-board quasi-absolute optical encoders

    图 6  圆光栅被航天用润滑油污染

    Figure 6.  Circle grating with aerospace lube stain

    图 7  莫尔条纹信号对比

    Figure 7.  Comparison of Moore's stripe signals

    图 8  角位移结果对比

    Figure 8.  Comparison of angle shift curve

    图 9  角速度结果对比

    Figure 9.  Comparison of angular velocity curve

    图 10  圆光栅被酒精油污染

    Figure 10.  Circle grating with alcohol stain

    图 11  莫尔条纹对比

    Figure 11.  Comparison of Moore's Stripes

    图 12  角速度结果对比曲线

    Figure 12.  Comparison of angular velocity curves

    图 13  精度检测系统

    Figure 13.  Accuracy detection system

    表  1  星载准绝对式光电编码器精度检测结果

    Table  1.   Accuracy test results of satellite-borne absolute-to-be optical encoder’s

    测量位置 θ′−θ /(") 理论值/(") 修正值/(") 最终精度/(")
    1 0 0 0 0
    2 10.5 7.8 −0.5 3.2
    3 18.0 15.7 −0.3 2.6
    4 22.6 23.5 −0.3 −0.6
    5 32.5 31.3 −0.2 1.4
    6 40.0 39.1 −0.5 1.4
    7 48.8 47.0 0.2 1.7
    8 57.5 54.8 0.7 2.0
    9 4.2 2.6 0.4 1.2
    10 11.7 10.4 0.4 0.8
    11 18.9 18.3 −0.2 0.8
    12 24.6 26.1 −0.7 −0.8
    13 35.3 33.9 −0.3 1.6
    14 44.6 41.7 0.1 2.7
    15 51.7 49.6 −0.9 3.1
    16 61.0 57.4 −0.2 3.8
    17 7.6 5.2 −0.8 3.2
    18 14.9 13.0 −0.4 2.3
    19 22.8 20.9 −0.7 2.7
    20 32.2 28.7 −1.1 4.6
    21 39.1 36.5 0.1 2.4
    22 47.0 44.3 −0.2 2.9
    23 52.3 52.2 0.3 −0.2
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-04-07
  • 录用日期:  2024-07-30
  • 网络出版日期:  2024-08-02
  • 整期出版日期:  2025-06-30

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