基于光柵尺的位移測量系統(tǒng)以其對使用環(huán)境要求低,測量分辨率高等優(yōu)點,在機械制造領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。介紹了一種基于光柵尺的全自動位移測量系統(tǒng)實現(xiàn)。測量系統(tǒng)通過HCTL2020對光柵尺輸出的信號進行細分辨向從而提高測量精度,使用MSP430對細分后的信號進行處理,實現(xiàn)了對X-Y工作臺上X方向的位移測量,并將測量結(jié)果發(fā)送至上位機。上位機通過串口通信發(fā)送控制命令,接收測量系統(tǒng)發(fā)送的測量結(jié)果,并對待測工件的尺寸加工精度進行了分析。實驗證明該系統(tǒng)測量精度高,且工作穩(wěn)定可靠、實用性好。 

【文章來源】：電子測量技術(shù). 2020,43(07)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

光柵尺傳感器主要由光源、透鏡、標尺光柵、指示光柵、光電接收元件組成[5]。用光柵傳感器測位移時,待測物體移動一個柵距,輸出一個脈沖。如果對其直接進行脈沖計數(shù),位移的分辨率就是一個柵距[6],假設(shè)用每毫米500對刻線的光柵,測量精度可以達到2 μm。由于被測物體運動方向不可能一直為單向移動,正向和逆向都有可能發(fā)生。因而正向運動和逆向運動在一個周期都會有4種狀態(tài),根據(jù)4種狀態(tài)的順序不同就可以判別出光柵運動方向,正向運動時,光柵輸出的A相信號超前B相信號90度,逆向運動時,光柵尺輸出的A相信號滯后于B相信號90度。光柵尺輸出信號為兩路相位相差90度的方波信號A和B,如圖2所示。系統(tǒng)設(shè)計中為提高測量精度,對光柵輸出信號進行細分。細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi),發(fā)出若干個脈沖,減少脈沖當(dāng)量[7]。采用HCTL2020芯片對光柵尺的輸出信號進行處理,根據(jù)正交編碼信號之間的相位關(guān)系[8], 把輸入的正交信號轉(zhuǎn)換為兩路信號輸出:一路輸出為經(jīng)過細分處理后的四倍頻信號,另一路輸出為運動方向信號。光柵尺輸出脈沖信號經(jīng)細分辨向后的波形如圖3所示。

系統(tǒng)設(shè)計中為提高測量精度,對光柵輸出信號進行細分。細分就是在莫爾條紋信號變化一個周期內(nèi),發(fā)出若干個脈沖,減少脈沖當(dāng)量[7]。采用HCTL2020芯片對光柵尺的輸出信號進行處理,根據(jù)正交編碼信號之間的相位關(guān)系[8], 把輸入的正交信號轉(zhuǎn)換為兩路信號輸出:一路輸出為經(jīng)過細分處理后的四倍頻信號,另一路輸出為運動方向信號。光柵尺輸出脈沖信號經(jīng)細分辨向后的波形如圖3所示。經(jīng)細分辨向后的光柵尺信號接入控制器,即將HCTL2020的CNTDCDR引腳接到控制器的P2.1端口,控制器對輸入信號進行計數(shù)和計算處理后獲取X方向的實際位移。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]超精密光柵尺位移測量系統(tǒng)[J]. 黨寶生,熊顯名,王獻英,張文濤.  激光雜志. 2018(09)
[4]基于CPLD與單片機的光柵位移測量系統(tǒng)的設(shè)計[J]. 胡林.  電子測量技術(shù). 2010(11)
[5]LabVIEW與Access數(shù)據(jù)庫訪問接口研究[J]. 王洪波,王楓,張彥斌,薛德慶,秘曉元.  微計算機信息. 2004(06)

碩士論文
[1]精密光柵尺可靠性試驗裝置研制[D]. 宋鑫.吉林大學(xué) 2019
[2]基于FPGA的光柵信號軟件細分技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D]. 湯攀.貴州大學(xué) 2018
[3]基于正交衍射光柵的三維位移傳感器的理論研究[D]. 劉保帥.上海交通大學(xué) 2018



本文編號：3508437