溫度對線性磁性編碼器系統誤差的影響｜國立清華大學博碩士論文庫

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研究生：	吳家任 Wu, Jia-Ren
論文名稱：	溫度對線性磁性編碼器系統誤差的影響 Temperature Effect on System Errors of a Linear Magnetic Encoder
指導教授：	宋震國 Sung, Cheng-Kuo
口試委員:	金重勳 Chin, Tsung-Shune 張禎元 Chang, Jen-Yuan 王勝清 Wang, Sheng-Ching 徐志豪 Xu, Zhi-Hao
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 動力機械工程學系 Department of Power Mechanical Engineering
論文出版年：	2020
畢業學年度：	108
語文別：	中文
論文頁數：	91
中文關鍵詞：	磁性編碼器、線性定位平台、操作溫度、累積誤差、精度
外文關鍵詞：	storage and operating temperature
相關次數：	點閱：3 下載：0
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本論文為探討線性磁性編碼器於惡劣環境溫度下對系統誤差的影響，主要包括磁性尺材料本身及感測讀頭受惡劣溫度下的尺寸及磁性影響，以及磁性尺與感測讀頭間隙因溫度改變對於精度的影響。此外，本文將對應用於量測溫度對磁性編碼器重複精度與精度影響的線性定位平台先進行校正及誤差補償。
本研究於存放溫度設定範圍為-20℃到50℃，工作環境溫度則為0℃到50℃，藉由建立環境測試平台進行量測，分析磁性尺在不同溫度下的耐受能力，並了解磁性尺在操作溫度時的性能表現，找出線性編碼器受溫度影響最顯著的因子，以此結果做為日後磁性尺量產的參考依據。

The purpose of this study is to explore the temperature effect on the accuracy of linear magnetic encoder systems. It mainly includes the influence of adverse storage and operating temperatures on the size and magnetic characteristic of the material of magnetic scale and the read-head, and the flying height from the magnetic scale to the read-head. In addition, the positioning accuracy of the linear-motor stage, which is used to measuring the repeatability and accuracy of the linear magnetic encoder, is first calibrated and compensated before conducted the study.
In this study, the storage temperature ranges from -20℃ to 50℃ and the operating temperature from 0℃ to 50℃. By establishing a temperature control platform for measurement, the accuracy performance of the magnetic scale at different ambient temperatures is analyzed to find the most significant factor of linear encoder affected by temperature. This result can be used as a reference for the mass production of magnetic scale in the future.

摘要------------------------------------I
Abstract--------------------------------II
誌謝詞----------------------------------III
目錄------------------------------------IV
圖目錄----------------------------------VIII
表目錄----------------------------------XIII
第一章    緒論--------------------------1
1 前言--------------------------------1
2 技術背景----------------------------3
2.1 磁性編碼器系統--------------------3
2.2 磁性編碼器製作--------------------5
2.3 磁阻元件的感測原理----------------9
2.3 線性定位系統----------------------11
3 文獻回顧----------------------------13
4 研究動機----------------------------20
5 本文研究架構------------------------21
第二章    研究理論----------------------22
1 溫度對線性編碼器誤差影響------------22
1.1 磁極距誤差------------------------22
1.2 磁性材料磁場誤差------------------24
2 線性定位系統誤差--------------------28
2.1 線性定位系統自由度誤差------------28
2.2 線性定位系統量測設備--------------30
3 磁性編碼器感測元件及原理------------33
3.1 霍爾感測元件----------------------34
3.2 異向性磁阻感測器------------------35
第三章    實驗架設----------------------37
1 線性定位平台------------------------37
1.1 定位平台控制系統改進--------------37
1.2 定位迴授控制系統驅動器參數調整----37
1.3 定位精度量測及補償----------------40
2 磁阻感測器--------------------------42
3 磁性尺規格--------------------------44
4 環境測試平台------------------------46
4.1 量測系統--------------------------46
4.2 溫控系統--------------------------49
第四章    實驗結果與模擬----------------52
1 磁性尺存放溫度性能測試--------------53
2 感測器影響分析----------------------56
2.1 治具角度誤差影響------------------56
2.2 磁阻排列間距----------------------57
2.3 感測器操作溫度實驗----------------60
3 膠尺本體受溫度影響分析--------------63
3.1 膠尺溫度變形模擬------------------63
3.2 膠尺溫度場強模擬------------------69
3.3 膠尺磁極距影響分析----------------71
3.4 黏貼介面及背鐵影響分析------------76
4 組裝誤差影響分析--------------------80
4.1 感測間隙影響----------------------80
4.2    量測平台傾斜影響---------------82
結論與未來工作--------------------------85
1 結論--------------------------------85
2 未來工作----------------------------88
參考文獻--------------------------------89
                                

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