圆光栅光电编码器是一种高精度的非接触式测角仪器,具有测量范围广、可靠性好、分辨率高、无接触磨损等优点,被广泛运用于国防、军事、航空航天等科技领域的动态测量与实时控制系统中。但传统光电编码器信号处理环节复杂,刻划装调工艺困难、以增加码盘尺寸的方式来提高分辨率,不能满足发展迅速的精密测量、自动控制等领域对器件体积、重量的要求。本文针对传统编码器的不足,从编码方式、粗码识别、精码细分等方面对图像式单圈绝对式编码器测角技术进行探究。在编码原理探究中,针对多码道编码不易小型化的问题,提出了Huffman编码算法实现单圈圆光栅编码方法,实现了16位单圈连续位移码编码,建立了16位译码表,为译码工作奠定了基础;在粗码识别中,基于一维条形码的识别技术,给出了完整的码盘条码识别算法,对条形码识别中常用的宽度测量法进行改进,同时针对条码图像质量不佳时出现误码的问题,提出一种相似度匹配算法对识别结果进行校正,完成16位编码的码盘条码识别;为了提高编码器测角精度,通过二项式插值的图像处理技术对条码边缘进行定位来实现精码细分,粗码与精码结合得到最终的角度测量值。为了验证粗码识别方式和相似度匹配校正算法的有效性,搭建实验平台,采集光栅图像数据,实验结果表明:传统算法条码识别正确率63.80%,改进后算法识别正确率90.18%,识别正确率较传统算法提高了26.38%,相似度匹配法校正了错误的编码序列,使粗码全部识别正确。其次为了验证编译码方法和图像细分的有效性,以本文编码方式刻划16位实验光栅片,雷尼绍成品光栅测量值作为真值,统计实验光栅与真值之间的误差,分析误差数据,实验结果表明:本文编译码及细分研究方法设计的图像式单圈光电编码器,测角分辨率可达到约2²²bit,角度精度约1.7193"。最后探究了影响圆光栅测角精度的系统误差,包括刻线误差与细分误差,这两种误差与编码方式与细分原理有关。分析其频谱特性,运用多读数头平均法对于高频次的系统误差有较好补偿效果,极大地提高了圆光栅编码器测角精度。