时栅动态性能在线检测系统研究

目前,时栅性能检测方法中并没有将时栅反馈到控制系统中,处于一种离线的工作模式,无法反映工作状态下的动态性能指标。为了弥补现有检测方法的不足,提出以时栅作为直驱电机反馈元件,以光栅为基准元件,以FPGA为数据采集卡核心器件采集动态数据,设计了一种时栅动态性能在线检测系统,并阐述了检测原理及软硬件设计,成功检测出时栅在线工作状态下的关键动态性能指标。实验结果表明:系统检测能反映时栅在线工作状态下的真实情况,可为进一步提升时栅的性能提供有效的检测手段。

高速高精度光栅位移传感器辨向与细分算法的设计

在实验的基础上提出了一种全新的光栅位移传感器辨向与细分算法的设计,该设计采用单片机技术和PC机强大的运算能力相结合的方法,设计了一套新颖的计大数(完整光栅线数)和计小数(数字细分)相互独立却又协调一致的方案,既实现了高倍细分,又实现了高速度(100细分、1.5m/s)测量,更好的解决了光栅传统理论中的"光栅的细分倍数与光栅位移速度互为矛盾"的观点,为高速高精度光栅位移显示装置的研究开发探索了一条新途径。实验表明该设计提高了光栅位移检测系统的抗干扰能力和可靠性。

基于光敏阵列直接调制的单栅式时栅位移传感器

针对传统叠栅形式光栅存在制造难度大、安装要求高等缺点,提出了一种用时间细分空间的单栅式时栅位移传感器。从光的粒子性出发,分析了用正交变化的光场信号合成光场电行波的方法;用点阵发光二极管(LED)模块作为交变光源,用空间正交的光敏阵列直接耦合光强信号获取了反应空间位移的电行波信号;最后,通过检测电行波信号与激励信号过零点之间的时间差,实现了对空间直线位移的测量。研制了原理样机,采用普通机械加工方法对其进行了实验验证。结果表明,在440mm测量范围内,样机的测量精度可达±2μm。该单栅式时栅位移传感器减少了叠栅式传感器对安装工艺的要求,提高了抗干扰能力;采用的测量技术避免了传统粗光栅技术存在的精度难以提高、动态特性差等缺点,为光学位移测量提供了一种不通过精密机械细分来提高测量精度的方法。

基于光栅传感器位移测量的软、硬件设计

提出了一种基于 AT89C5 1单片机开发的光栅位移传感器对线性位移进行测量的方法。其硬件设计包括数据采集、辨向、数据处理和数据显示。把读数头输出的信号 (脉冲电信号 ) ,经过硬件电路辨向 ,送入计数器 82 5 3计数 ,利用 AT89C5 1单片机进行信号处理 ,最终转换成实际的线性位移值显示出来。与其他系统相比 ,他的硬件电路简单 ,并能实现较高的位移测量精度。

CCD直接细分光栅位移传感器的研究

介绍一种采用ＣＣＤ为测量元件的光栅位移传感器的设计方法。该方法利用ＣＣＤ分辨率高、像素均匀的特点，对光栅刻线的像的移动进行精确定位和直接数字化，改变了以往对莫尔条纹进行位相细分的方法。该方法将细分和数字化在测量信号处理流程中的位置前移到光电转换环节，大大简化了后续电路，同时细分数也有大幅度提高，可以方便地实现数千倍的细分。在数据拼接时采用绝对栅距累加的方法，减小了光栅刻线质量对测量精度的影响。

基于时栅的直驱转台误差分析与建模

基于时栅的直驱转台是一种新型零传动数控转台,可分析直驱系统的误差源。利用齐次坐标变换的方法分析并给出了转台转动副的几何误差模型,并根据摩擦与速度的稳态关系建立Stribeck摩擦的数学模型。本文进行的误差分析和误差建模可为其它类型的多轴转台的误差建模研究提供参考。

基于EPM7128的光栅位移测量仪设计

分析了基于Altera公司CPLD(复杂可编程逻辑器件)芯片EPM7128SLC84-15进行光栅位移测量的基本原理,以及硬件电路的各个模块——数字滤波、四倍频细分、辨向、计数电路的设计原理和具体电路,给出了CPLD设计的仿真结果,实验结果表明该设计行之有效,该测量仪已经成功应用于某型号的光栅传感器位移测量系统中。与其他设计相比较,该设计电路简单、成本较低、易于升级,并能实现较高的位移测量精度。

一种位移传感器空间细分的新方法

通过在光敏元件输出的电信号与其空间位移之间建立一一对应关系,提出了一种利用高分辨率A/D转换器细分空间位移的新方法,进一步拓宽了栅式位移传感器的研究思路。

基于改进CORDIC算法的时栅位移传感器激励信号源设计

在深入分析CORDIC基本算法原理的基础上,实现了一种改进算法,这种改进算法的迭代方向由输入角二进制表示时的各位位值直接确定,避免了CORDIC基本算法中迭代方向需由剩余角度计算结果决定的不足。利用该改进的CORDIC算法,实现了时栅位移传感器激励信号源设计。试验表明:该方案能够提高时栅位移传感器三相激励信号输出频率和相位差的精确度,有实际应用价值。

基于DSP的光栅信号处理实验平台构建

针对传统的采用单片机来处理光栅信号的方法存在的不足,构建了一种基于TMS320VC5402的光栅信号处理实验平台.设计中DSP主要完成光栅信号的采集、滤波、细分、辨向和光栅信号的频谱分析,DSP处理的结果通过TL16C750实现的TMS320VC5402与PC机的串行通信来观察.采用DSP处理器构建的光栅信号处理实验平台解决了以往的光栅信号处理系统只能处理输入信号频率较低或者静态的光栅位移测量的问题.实验结果表明:基于DSP处理器的光栅信号处理平台,提高了信号的处理速度,进一步提升了光栅位移测量的应用范围,具有较强的工程应用价值.

基于DSP的集成光栅细分数显装置的研制

设计了一种新的硬件系统,采用光栅位移传感器结合DSP器件实现了位移测量的数字化;传感器输出信号先采用电阻链分相细分,然后通过TMS320LF2407A内部脉冲编码电路(QEP)完成辨向和二次细分,达到了高精度位移测量的目的.测试实验证明该方法集成度高,实时性好,测量精度高.

基于比值线性化的高适应性光栅细分方法研究

电子细分是光栅位移传感器实现纳米级分辨率测量的关键,细分误差由细分方法和光栅信号质量共同决定。针对信号实时修正方法在小步距测量和一些复杂工况环境下的局限性,从提高细分方法对非理想光栅信号的适应性的角度出发,提出了基于信号比值线性化的新型电子细分方法,构建了2种实时补偿信号以进一步提高信号的线性度;详细阐述了所提细分方法的细分原理,分析了其在非理想光栅信号输入情况下的细分误差;实现了最高为0.003μm的理论细分精度和0.08μm的实际细分精度。数值仿真和对比实验结果表明,所提细分方法对非理想光栅信号的适应性明显优于常用的反正切细分法和正余弦绝对值相减细分法。

一种光栅信号细分鉴向算法的分析及实现

针对传统光栅细分鉴向电路反应速度低、电路复杂等问题,提出了一种新的逻辑电路的实现方法.通过对一种光栅信号四细分鉴向算法进行深入的分析,最后采用Verilog HDL语言实现了该算法逻辑.经过理论计算和仿真验证,该光栅信号四细分鉴向算法处理精度高、测量范围大,且实现其逻辑的电路简单、运行可靠.

一款光栅尺数显表的设计

叙述一款光栅尺数显表的设计,介绍对光栅尺传感器输出脉冲的细分辨向原理。基于该原理,可将光栅尺测量分辨率提高4倍。同时简要介绍了单片机对光栅尺传感器输出数据的处理。该数显表采用计数器芯片计数与单片机对数据处理相结合的技术。具有体积小、成本低、计量准确、结构简单、工作可靠、校准简单等特点。

光栅数显位移测量系统

本文简要介绍了光栅莫尔条纹信号的产生及其测量原理,详细分析了莫尔条纹信号的放大整形,计数及数码显示电路。并且采用可编程逻辑器件GAL16V8实现莫尔条纹信号的四细分及辨向功能,极大地简化了电路,提高了系统的抗干扰能力。本设计主要是针对现有旧的长度/高度测试仪进行改造,实现其数字化显示,以及测量清零等周边功能,使用更方面,同时也提高了测量的精度。改变了原有只进行的定性检测(仅检测合格/不合格)的检测方法,实现了定量的检测与分析。通过实验结果可知,此系统可达到10μm的精度。