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1、第卷第期哈尔滨理工大学学报,年月基于的光栅位移测量技术的研究,,韩克镇孙全颖王洪运哈尔滨理工大学机械动力工程学院,黑龙江哈尔滨巧摘,要针对传统的由光栅传感器组成的位移测量系统局限于仅对测量值进行显示的特点门子一,、输提出了一种基于西高速计数器的位移侧量方法对光栅传感器的测量原理出,、信号的形式以及信号的细分电路进行了重点探讨最后从实际应用的角度给出了光栅传感器集成’,电路及的连接电路和高速计数的软件设计方法实戏证明该方法不仅提高了测量精确度,而且可实现测量过程自动化关键词光栅传感器高速计数器十’一
2、一一中图分类号文献标识码文章编号以几比,刃下,似刀‘“吐,,,石罗跳加如记印,一印一’一阳,以印池明训,,,脚拍『一当,运用灵活,将会收到良好的效果其中,高速引言、,计数器以其高可靠性实用性和简单灵活的优点在光栅是一种数字式位移传感器,由于其具有高工程实际中应用越来越广泛、、、、一精确度高分辨率大量程较强抗干扰能力较高测西门子公司的系列可编程控制器,、量速度等特点可实现动态测量自动测试和数字显是继系列后的新产品该系列具有模,、、、示功能目前已广泛应用于位移精密测量和精密定拟量处理通讯联网系统诊断中
3、断处理和高速计位控制领域川可编程控制器作为一种工业一数等功能本文基于系列的高速计数,,,控制装置具有强大的功能指令和大量的编程元件功能对光栅位移传感器的信号进行高速处理实现如定时器和计数器等这些指令和元件如果使用得对位移的测量,对、、于简化控制系统增强可靠性提一一收稿日期作者简介韩克镇一,男,哈尔滨理工大学硕士研究生哈尔滨理工大学学报第卷高系统的自动化程度具有重要的意义光栅输出信号的处理电路光栅测量原理及输出信号传统的信号处理电路都是由多片集成电路组合而成,测且原理致使系统的稳定性和应用范围受到一
4、定的影响因本文设计在接收数据之前,由数字光栅测量技术是以莫尔条纹为基础的测量光此,,栅主要由标尺光栅和指示光栅组成当标尺光栅相电路对脉冲信号进行倍频处理这一功能可以由倍,,,对于指示光栅移动时形成的莫尔条纹产生亮暗交频专用集成电路实现对信号细分后可,,这在替变化利用光电接收元件将莫尔条纹亮暗变化的得分辨率为卿的计数脉冲工业测控中已达,到很高精确度集成电路光信号转换成电脉冲信号标尺光栅移动一个栅距可将两路正交的,,输出的电信号便变化一个周期通过对信号变化周方波进行倍频并能根据输人信号的相位关系进行期
5、’、,的测量测出标尺光栅的移动距离相位判别产生两路加减计数信号可直接送人计算输出信机进行数据处理采用工艺制作,输号光栅传感器的栅距通常为线对人输出的电压电流与系列及璐电路,,,线对输出信号有相位角差兼容工作电压为封装型式为通用双列直插式”。,、的两路方波信号和相位角依次差的四路正线塑封芯片功能说明见表表〔’,弦信号由于方波信号为数字量不需要转,毛可以,表管脚说换直接进行处理所以本文重点讨论方波明,而对于正弦波信号,经过整形可变为方波输人信号脚号符号功能,,信号输出,,构成振荡器、图给出了光栅输出信
6、号相相的变化情相输人端、,,、况两信号周期相同均为相位差信号相输人端,的相位决定了被测物体的运动方向图中信一减计数脉冲输出号的砰,上升沿及下降沿均比信号超前在信几加计数脉冲输出“”,,号下降沿采集到信号为设为正向运动加计接地端数图中,信号的上升沿及下降沿均比信号电源环,“”,滞后在信号下降沿采集到的信号为其余表示无用端设为反向,运动减计数根据采集到的运动方向和信号变化的周期用计数器进行计数,就可以测出总表倍频工作时的输入输出波形的位移量光栅传感器栅距为或协,所以在实波形正向运动反向运动,,际应用中
7、需对信号进行细分处理以提高分辨率从』几月几几卫讥川讥几几而提高测量精确度【‘,考虑到实际测量过程中电源振荡器的一一、、一厂飞丁几一门厂波动光强温度等因素对光栅输出信号的影响以及自,一测量系统的快速性采用硬件细分七厂飞丁厂飞丁飞刃洲皿叫盯几丁曰几丁只飞门几一几形川见讥正向运动—几丁一为了使—正常工作,需要设计由。,,,,,一构成的振荡器振荡频率与电源电压无关仅曰飞厂曰飞厂,取决于充电和放电的总时间常数即仅与和见反向运动图的值有关本文选用,二,振图光栅尺的翰出信号荡频率第期韩克镇等基于的光栅位移测量技
8、术的研究’一甄的软件设计,气二二·‘·一,石·有个高速计数器为多功,对能计数器两相始终脉冲可以同时工作在最高速,互不干扰的初始化语句如率运行下几,声卞,气刀首次扫描标志刀第一次扫描调用子程序⋯其余命令结束主程序几,厂互,卜子程序开始刀总是为,设置的控制字节图光栅、倍频集成电路和连接图,设置为带外部复位和启动硬件连接电路模式,,当前值置光栅传感器输出方波电平为而,对编程工作电压为所以必须通过电平转,子程序结束换电路才能实现倍频脉冲的输出如图所示高速计数器的最高计数频率为,设测量头的移
