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  1. NTU Theses and Dissertations Repository
  2. 工學院
  3. 工程科學及海洋工程學系
請用此 Handle URI 來引用此文件: http://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/19630
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DC 欄位值語言
dc.contributor.advisor吳文中
dc.contributor.authorChen-Yu Chaoen
dc.contributor.author趙晨宇zh_TW
dc.date.accessioned2021-06-08T02:09:43Z-
dc.date.copyright2016-03-22
dc.date.issued2016
dc.date.submitted2016-01-28
dc.identifier.citation[1] F. Gray, 'Pulse code communication,' U.S. Patent 2,632,058, 1953.
[2] M. Brandestini, 'Absolute digital position encoder,' U.S. Patent 5,880,683, 1999.
[3] 張紅勝. 陳斌 (2009). 光電軸角編碼器的編碼方式及其發展趨勢.
[4] 高清芬, '光柵位移干涉術,' 博士論文, 國立交通大學.
[5] Renishaw. ATOM™ linear encoder systems.
[6] Y. Yamazaki and K. Ohno, 'Absolute encoder,' U.S. Patent 5,438,330, 1995.
[7] 蔡竹峻, '絕對式旋轉編碼器之研發,' 碩士論文, 明道大學
[8] E. Mayer and U. Benner, 'Scale and position measuring system for absolute position determination,' U.S. Patent 6,742,275, 2004.
[9] Renishaw, 'RESOLUTE™絕對式光學編碼器,' ed.
[10] P. G. F. Jorge Castineira Moreira Essentials of Error-Control Coding: John Wiley & Sons, 2006.
[11] iC-Haus, 'iC-LSC ,12-CHANNEL ACTIVE PHOTOSENSOR ARRAY,' 2013.
dc.identifier.urihttp://tdr.lib.ntu.edu.tw/jspui/handle/123456789/19630-
dc.description.abstract工具機產業有「工業之母」之稱號,舉凡汽車、航太等運輸產業或是風力發電太陽能發電等綠能產業,精密工具機設備皆扮演不可或缺的角色。長久以來,我國工具機的產值與出口量皆位於全球排名前五名,因此可說台灣為工具機生產大國,但因內部最重要的位置回饋系統編碼器,須長期仰賴國外進口,成本始終居高不下,導致獲利無法大幅提升。
較常使用的編碼器可分為兩種,一為增量式編碼器,增量式編碼器之優點為易提升其解析度,但缺點在於當斷電再復電時無法判斷目前的位置;而另一種為絕對式編碼器,將每一位置作編碼定義,當斷電再復電時無須參考零點即可判斷目前位置,但因機械結構限制導致精度難以提升。故本研究設計一絕對式編碼器,解決結構上的限制以提升產業競爭力。
本研究所設計之絕對式編碼器,包含內部碼盤或光柵尺之光學架構、編碼理論與數值運算之架構。以往在絕對式編碼器內部碼盤或光柵尺上的光學架構使用全透光或全反射定義絕對位置,而本研究利用不同透光率或反射率的變化呈現出不同的光強度,利用此變化來大幅增加整個絕對位置的編碼數量。
以往使用全透光或全反射的結構,因此可忽略光源衰減之影響。而在本研究中使用不同光強度定義位置,光源強度衰減會影響電壓值判斷,進而影響輸出位置的準確度。因此其中一軌為了校正光源光強度而產生的編碼,利於光源衰退時作數學運算校正電壓值。
在後端數值運算的架構,利用編碼理論與數值計算達到偵錯與容錯之功能,而增強整個編碼的校正能力。最後位置輸出時,每一位置所定義的數值,利用數值計算即能得出75萬個絕對位置,若解析度為400μm時,可製出約300公尺且絕對位置定義不重複之絕對式編碼器。
zh_TW
dc.description.abstractMachinery is a foundation of industry, covered the transportation and green energy, precision machine equipment is very important in this industry. Both the value of production and export in Taiwan is the world's top five over the years, so we can say that Taiwan is one of the leading country of machine tools. However, the encoders in these equipment are the major import from foreign for a long time. Because of these cost, it can not lead to increase profitability.
One of the type is incremental in usual encoder. Its advantage is to easily upgrade the resolution. But when electric power is cut and restored, it can not determine the current position. The other is absolute in usual encoder. Its principle is to define all position. Although it can determine the current position when electric power is cut and restored, precision is difficult to improve due to the mechanical structure. Thus, it can solve the structural limit to enhance the industrial competitiveness in this research designed the absolute encoder.
This study developed an absolute encoder, including the grating encoded and computing software. In the past, grating only having total transmittance or total reflectance was used to define absolute position in the absolute encoder. But this study is the use of different reflectance or transmittance for showing different light intensity, to increase the amount of the entire absolute position encoded.
Using the structure of total transmission and reflection previously, so it can ignore the problem of light intensity reduction. In this study, using multi-track, and one of the encoded tracks especially solves the problem. When the light is weakening, it is better to arithmetic for correcting voltage value.
The frame of back-end software architecture operations, using coding theory and numerical computing enhance the ability of the detection error and correction error. In outputting position, it obtains 750,000 positions by numerical computation and only memorys 15 kinds of voltage range corresponding to values. If the resolution is 400μm in this absolute encoder which is designed by this thesis, the length is about 300 meters and the defined absolute postions is non-repetitive.
en
dc.description.provenanceMade available in DSpace on 2021-06-08T02:09:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1
ntu-105-R02525100-1.pdf: 7693862 bytes, checksum: 74b5340b78767653f803b35725fa29a7 (MD5)
Previous issue date: 2016
en
dc.description.tableofcontents誌謝 i
中文摘要 ii
ABSTRACT iv
CONTENTS vi
圖目錄 viii
表目錄 x
Chapter 1 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 絕對式編碼之歷史回顧 2
1.3 論文架構 3
Chapter 2 光學編碼器之原理 5
2.1 編碼器之簡介 5
2.1.1 前言 5
2.1.2 編碼器之分類說明 5
2.2 增量式光學編碼器 8
2.2.1 工作原理 8
2.3 絕對式光學編碼器 10
2.3.1 工作原理 11
2.3.2 文獻探討 13
Chapter 3 絕對式編碼器之絕對位置編碼架構 19
3.1 光柵條紋編碼與光偵測器對位之設計 19
3.1.1 光柵條紋之編碼設計 19
3.1.2 光偵測器對位之設計 26
3.2 訊號之處理與設計 27
Chapter 4 絕對位置之偵錯、容錯與輸出 30
4.1 絕對位置之偵錯 30
4.2 絕對位置之容錯 32
4.3 絕對位置輸出 44
Chapter 5 實驗結果分析與討論 50
5.1 反射式光柵尺量測實驗與結果分析 50
5.1.1 實驗架構 50
5.1.2 實驗結果與討論 55
5.2 偵錯與容錯之測試 56
Chapter 6 結論與未來展望 71
6.1 結論 71
6.2 未來展望 71
參考文獻 73
附錄一 74
附錄二 84
附錄三 97
dc.language.isozh-TW
dc.title絕對式光學編碼器之研發zh_TW
dc.titleResearch and Design for Absolute Optical Encoderen
dc.typeThesis
dc.date.schoolyear104-1
dc.description.degree碩士
dc.contributor.oralexamcommittee李世光,鄭正元,吳乾埼
dc.subject.keyword絕對式編碼器,編碼,偵錯,容錯,zh_TW
dc.subject.keywordAbsolute encoder,code,error detection,error correction,en
dc.relation.page105
dc.rights.note未授權
dc.date.accepted2016-01-28
dc.contributor.author-college工學院zh_TW
dc.contributor.author-dept工程科學及海洋工程學研究所zh_TW
顯示於系所單位:工程科學及海洋工程學系

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