基于dsp的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究

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1、基于DSP的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究务］匐化基于DSP的光栅莫尔条纹信号辨向与细分电路研究欧阳航空;陆林海:侯彦丽(1•上海大学机屯工程与自动化学院精密机械系，上海200072:2.±海俊乐制冷自控元件有限公司，上海201818)摘要：简要地介绍了光栅莫尔条纹信号的产生和测量原理，分析了基于DSPTMS3200240的莫尔条纹信号辨向及细分电路的组成及工作原理，通过硬件电路实现对光栅莫尔条纹信号的8细分，较大地提高了工作台位置检测系统的分辨率.关键词:莫尔条纹;辨向i细分;QEP中圈分类号:TP21文献标识码:B文章编号:1

2、009-0134(2005)05—0005—03Astudyofdiscerningdirectionandsubdivisioncircuitaboutgratingsignalwithmoir6fringebasedonDSPOUYANGHang—kong'.LULin—ha订.HOUYan—Iifl.DepartmentofPrecisionMechanicalEngineeringSchoolofMechatronicsEngineeringandAutomationShanghaiUniversity,Shanghai200

3、072;2.ShanghaiJunleRefrigerationControlCO.LTD.,Shanghai201818,China)Abstract:ThispapersimplypresentsthemeasureprincipleofgratingsignalwithmoifringeJtalsoanalysesthecomposingandtheworkprincipleofdiscemingdirectionandsubdivisioncircuitaboutgratingsignalwithmoifringebasedo

4、nDSPTMS320C240.Thecircuithasbeenrealizedeight.subdiVisiOnofgratingsignalwithmoifringe

5、普遍采用双频激光法和光栅测量技术•从精度上说，双频激光测量法优于光栅测量;但双频激光测量装置成本高，技术复杂，对使用的环境要求比较苛刻.而光栅测量在大多数场合下都能满足高精度的要求,加上它可靠性好,量程大，结构简单，成本相对较低,对环境要求不严，抗干扰性好等一系列优点，因而在精密测量和机床工业屮得到广泛的应用.但随着科学技术的发展，高精度计量及定位系统要求能精确地测定1-0.1的直线量或”1一0.1“的角度量，有的甚至要求达到纳米级分辨率•由于光栅制造和使用条件的限制，单凭光栅本身来提高计量系统的分辨率有时比较难以实现，所以必须通过对

6、莫尔条纹信号进行细分，以提高测量及定位系统的分辨率•本文设计的电路不仅提高了测量分辨率，同时可以判别定位系统的运动方向.1宏动工作台定位系统组成宏动工作台定位系统(图1)主要由3部分组成；(1)定位执行机梅定位执行机构作为工作台的主体，主要是由伺服电机通过柔性联轴节带动滚珠丝杠，滚珠丝杠通过丝杠螺母副带动工作台往返运动，从而实现工作台的精密定位.(2)伺服控制部分:伺服控制部分主要由PC机，TMS32OC24O,外围接口电路，以及相应的通讯，控制软件组成，它以DSP1MS320C24O为核心，从而实现对位置信号的采样处理，谋差计算，谋

7、差补偿，以及对伺服电机驱动器发出控制信号.图1宏动工作台实物图收稿日舅:2004-11-11基盒项目:本文受国家高新技术863计划(2002AA404450)资助;上海市重点学科基金资助作者简介:欧阳航空，上海大学.第27卷第5期2005-05[5]务1匍似(1)位置检测部分:考虑到系统的速度较快，分辨率高的特点，本系统所采用的是光栅测长仪作为在线检测装置，完成对工作台位移信号的实时检测.2莫尔条纹的产牛及测量原理光栅测量是利用光栅迭合时所形成的莫尔条纹及其变化来实现的•两块相同的长光栅(图2a)迭合，如果栅线间夹角为0,则光栅组透光

8、部分呈菱形，综合效果是一组等间距亮带，即形成了莫尔条纹(图2b)•当0很少时，莫尔条纹的方向与光栅条纹方向近似逵直.ab(a)长光栅图的结构(b)莫尔条纹的形成2光栅及莫尔条纹的形成莫尔条纹的宽度为：W:±2sin(0/