【摘 要】
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光栅测量技术在精密测量领域占据着重要地位,相比激光测量,光栅常受环境影响小且抗干扰能力强,同时具有高精度、高分辨力、响应速度快等显著优点。随着我国制造业的蓬勃发展,对角度测量的需求越来越迫切,虽然近年来我国在光栅系统应用领域取得了长足的进步,但仍落后于德国和日本等发达国家。光栅莫尔信号的细分精度受限于光电信号的质量,国外相关公司针对该问题研发了相应的产品,但高端的光栅编码器在华被禁售与封锁。为了满
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光栅测量技术在精密测量领域占据着重要地位,相比激光测量,光栅常受环境影响小且抗干扰能力强,同时具有高精度、高分辨力、响应速度快等显著优点。随着我国制造业的蓬勃发展,对角度测量的需求越来越迫切,虽然近年来我国在光栅系统应用领域取得了长足的进步,但仍落后于德国和日本等发达国家。光栅莫尔信号的细分精度受限于光电信号的质量,国外相关公司针对该问题研发了相应的产品,但高端的光栅编码器在华被禁售与封锁。为了满足国内光栅测角需求,亟需高分辨率、高精度的实时细分系统。根据国内外细分方案的现状,综合课题高分辨率、高精度需求,本文对信号补偿及细分技术的应用展开研究,其主要内容包括:（1）根据反正切原理给出了数字细分方案,分析了光栅莫尔信号质量对细分精度的影响并建立了数学量化模型,为提高细分精度的工作提供理论依据。（2）根据莫尔信号等幅性和正交性补偿原理,开展CORDIC（Coordinate Rotation Digital Computer）算法研究,通过优化反正弦函数计算过程,进一步提高了莫尔信号正交偏差补偿精度。（3）设计高速ADC采样电路获取莫尔信号,基于FPGA（Field Programmable Gate Array）平台开发1024倍细分的数字电路算法,通过对算法结构的优化提高了测角精度和可靠性。（4）通过算法仿真、信号源仿真、角度测量三个层面证明本文设计细分系统的有效性;搭建细分误差标定平台并与Micro E公司的商业化产品进行类比,实验结果表明本文设计的细分系统取得了更高的测角精度。
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