光电编码器在齿轮传动误差中的应用
李翠
【摘? 要】社会一直在快速发展，对精准测量仪器以及传感器的使用变得非常广泛，同样对仪器可靠性以及精准性的要求也比较高。而光电编码器的功能比较齐全，并且性能较多，在应用的过程中同样具备较高的要求。论文主要对光电编码器在齿轮传动误差中的应用进行简单介绍，希望可以给大家带去一些启发。
【Abstract】With the rapid development of society， the use of precision measuring instruments and sensors has become very extensive， and the requirements for the reliability and accuracy of instruments are also relatively high. The photoelectric encoder has a complete function and more performance， which also has higher requirements in the application process. This paper mainly introduces the application of photoelectric encoder in gear transmission error， hoping to provide some inspiration.
【关键词】光电编码器;齿轮传动;误差;应用
【Keywords】photoelectric encoder; gear transmission; error; application
【中图分类号】TP212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2020）06-0183-02
1 引言
光电编码器是一种传感器，其在电子科技领域应用较为广泛，比如：可以用来测量角速率。其测量情况具备多样性，测量的数据可以用来进行分析以及研究。但是其齿轮传动经常会存在一些误差，这种传动误差具备周期性的特点。光电编码器可以分为：绝对式光电编码器和增量式光电编码器。按照用途可以把光电编码器分为旋转光电编码器和直线光电编码器。在齿轮传动误差中的应用，主要是利用光电编码器来测量齿轮传动的误差信号，可以代替圆光栅测量齿轮传动的方法。
2 光电编码器的分析
光电编码器的专业性较强，在光电编码器的传动误差应用中，需要加强了解光电编码器，以下主要对光电编码器进行概述，讲解光电编码器的特点、优点，以及分析光电编码器测量齿轮传动误差。
2.1 光电编码器的概述
光电编码器类型较多，根据不同种类的信号输出方式，可以分为增量式、绝对式和混合式三种光电编码器。不同类型的光电编码器各自存在特点，在不同的场所能够具备不同的应用方式。光电编码器由一些光敏元件和发光元件组成，元件中间安装有圆盘，当圆盘转动时，光敏元件就会随着透光线条而变化。当光电编码器齿轮传动时会出现一些误差，这些误差存在不同的特点，有些误差具有周期性，有些误差可以在平稳性以及相关性等分析方法的基础上进行有效的分析[1]。
2.2 光电编码器的特点分析
不同的光电编码器具有不同的特点，根据不同的检测原理，光电编码器可以分为光学式、磁式、感应式和电容式。这里笔者主要研究以刻度方法和信号输出形式划分的光电编码器。首先，增量式的光电编码器，原理构造简单，机械寿命长，抗干扰能力强，适合长距离传输。其次，绝对式编码器可以非常准确地读出角度的坐标，这样电源拆除后的位置信息就不会丢失。除此之外，混合式绝对值编码器可以输出两种信息，非常精确，可靠性较高[2]。
2.3 光电编码器的优势分析
光电编码器本身存在较多的优势，首先，光电编码器的体积较小，方便角度测量。同时，光电编码器的精度较高，在测量工作的運用中可靠性较强，可以提高测量工作的效率。其次，光电编码器应用范围十分广泛。比如，光电编码器可以广泛应用于数控机床、航空侦察、雷达以及军事目标的测量角度装置中，进一步为我国的国家安全提供保障，与此同时为我国侦查事业的发展做出了贡献。尤其光电编码器在电机控制系统中的应用十分的重要，可以保障电气控制系统的安全性[3]。
2.4 光电编码器测量齿轮传动误差分析
通过研究齿轮传动在误差中的应用，逐渐代替了圆光栅对齿轮传动误差测量的使用，并且可以配合定时器测量出光电编码器的输出脉冲信号。同时，可以使用多种方法对误差进行分析，进而可以得出光电编码器在齿轮传动误差中应用的相关结论。如果齿轮传动转速较低，那么测量误差有效率比较高。光电编码器的测量方法，可以在控制电机中运用，可以通过测频法、测周法和测速法完成编码器脉冲信号的分析，进而得出结论：电机控制领域中运用的测量方法与光电编码器测量齿轮传动误差的方法之间存在类似之处。
3 光电编码器的齿轮传动误差应用分析
3.1 增量式光电编码器传动误差处理分析
在齿轮传动误差分析中，需要使用精度等级较高的光电编码器进行测量，由于其误差值非常小，测量难度特别大，利用增量式光电编码器可以更好地处理这种齿轮传动误差。增量式光电编码器的传动误差既存在周期性又存在随机性，这两种误差都可以组成传动误差信号。由于这种齿轮传动误差伴随较多的不确定因素，因此在选用一些测量方法时一定要确保其测量的精度，减少齿轮转动测量的误差。可以使用平稳的分析方法，对其实施相关检验，如分段的检验方式或者倒序检验的方式。
3.2 光电编码器的结构与工作状态分析
分析光电编码器的结构对研究光电编码显示器的工作状态具有重要的意义。光电编码显示器的结构与光电编码器的制作材料具有重要的关系，这些制作材料主要包含金属、玻璃和聚合物等，这种不同材料制作的光电编码器在运动中具备相似的工作原理，并且在运动过程中会以产生的数字化光学信号为主。光电编码显示器可以利用透射式旋转光电编码器，分析遮光和透光的组成部分，了解光电编码器的运作原理。这种透射式的旋转光电编码器与其他类型的光电编码器具有相通性，能够利用光反射的原理，制作光电编码器。
3.3 光电编码器相关测量方法分析
光电编码器的应用非常广泛，不仅可以测量齿轮传动的误差数据，还可以代替圆光栅测量方法（成本花费较高）。在光电编码器应用中，可以对光电编码器的测定方法进行分析，对传动误差的测量也具有一定的借鉴作用。尤其是光电解码器控制回路中的数模转换装置，可以在同步驱动控制中直接应用。光电编码器位置测量精度比较高，能够实现精确位置的绝对指示和增量指示。在望远镜应用中，这种增量定位可以满足望远镜的精确定位需求，具备较高的分辨精度，位置指示的误差因素较小。
3.4 测量齿轮转动误差的结论
对齿轮传动误差信号的分析，可以估计功率谱的密度。分析功率谱密度，可以在一定程度上提高齿轮传动误差的分辨率，如在现代功率谱估计方法的基础上，可以通过线性方程来求得。这种方法较为常用，是传动误差数据有效性的评定方法，通过模型数据估计，可以更好地分析齿轮传动数据。这种实验可以证明齿轮传动低速的情况下，可以使用光电编码器代替圆光栅，具备的优点为减少高昂成本消耗，降低对环境的影响，有效提高齿轮传动误差的精准度。
3.5 编码器的相关测量应用情况
编码器的测量精度较高，测量结果较为可靠，可以满足较高的测量需求，因此应用非常广泛。特别是对于测量精度和位置准确度要求较高的新型望远镜来讲，需要辅助测量技术才可以使得编码器的测量精准度得到提高。如果辅助光纤陀螺仪测角装置，能够测量谐振的频率变化，了解角度的变化，这样可以达成最初的测量目的。不仅如此，通过与光电编码器的直接传动轴连接，可以提高编码器的分辨精准度，和相关导航定位的需求不相适应。
4 结语
综上所述，随着现在社会的持续发展，人们的需求逐渐变得多样化。在很多领域都会运用到一些特殊的测量仪器设备，特别是光电编码器这种测量角度仪器设备。作者在本文之中对光电編码器进行了全面的剖析之后，得出不同类型的光电编码器适用于不同的领域，在某些特殊领域可以促进生产效率的提高。尤其在军事侦察中对光电编码器进行应用，可以在很大程度上保证我国的国防安全。详细分析光电编码器的具体应用，可以了解光电编码器的应用知识以及齿轮传动数据的相关误差。通过对多种数据的对比，可以使得齿轮传动误差的测量方案得到不断优化和提升，并且能够提升测量技术。
【参考文献】
【1】苟向锋，韩林勃，朱凌云，等.单自由度齿轮传动系统安全盆侵蚀与分岔[J].振动与冲击，2020，39（2）：123-131.
【2】董海峰.减速器动态传动误差检测与分解方法研究[D].合肥：安徽建筑大学，2019.
【3】石照耀，任新丽，于渤，等.塑料齿轮传动误差动态试验机的研制[J]. 机械传动，2019（9）：55-56.
