基于fpga的智能数控内圆磨床测控技术研究

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1、分类号；ＴＨ７４１密级：公开ＵＤＣ；单位代码：１０１４２巧保３寺火寒硕壬学位论文基于ＦＰＧＡ的智能数控内圆磨床测控技术研究戀２０１巧９５学号，卢弘胃作者：检测技术与自动化装置■＂—＇－－？．－２０１６年０２月巧日独创性说明本人郑重声明；所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人己经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得沈阳工业大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料一。与我

2、同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。签名之－义名：許寺日期：关于学位论文使用授权的说明本学位论文作者和指导教师完全了解沈阳工业大学有关保留、使用学位论文的规定，目Ｐ：学校有权保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权沈阳工业大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流，可采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。（保密的论文在解密后应遵循此规定）＾主刮签名：导师签名：日期：於考．如沈阳工业大学硕士学位论文基

3、于FPGA的智能数控内圆磨床测控技术研究ResearchofIntelligentCNCInternalGrinderMeasurementandControlTechnologyBasedonFPGA作者：卢弘博单位：沈阳工业大学指导教师：郭雨梅教授单位：沈阳工业大学协助指导教师：单位：单位：论文答辩日期：2016年02月28日学位授予单位：沈阳工业大学⊸䱣ᐕъབྷᆖ⺅༛ᆖս䇪᮷摘要伴随德国提出的工业4.0标准以及美国推行的物联网概念，一场世界级的工业技术革命正以不可阻挡之势席卷全球。为此国家提出2025发展战略，将制造业的大发展上升到国家战略的位置。磨

4、削技术作为工业加工中的重要组成部分，现已成为国家重点发展的技术领域。因此智能内圆磨削测控技术在现今国家工业大发展的情况下，显得十分重要。本文研究和分析了目前通用的内圆磨削测量传感器在测量过程中存在的缺欠和不足，确定了以光栅作为内圆磨削测量传感器的设计方案，并对以光栅为基础的多种细分技术进行比较，明确了各种方法的特点及使用范围。结合载波调制原理，提出了粗位移测量与精细位移测量相结合的细分方法，对光栅输出的位移信号进行高精度测量。该方法通过粗位移测量模块对大于光栅栅距的位移进行测量，而不足一个栅距的位移测量则通过精细位移测量模块完成。文中给出了基于FPGA各

5、模块的实现、外围电路及相应算法。针对光栅传感器输出信号的非正弦性严重影响测量精度这一问题，提出了一种对光栅传感器莫尔条纹信号进行非正弦性误差修正的方法，以减小由于输出信号非正弦性而带来的误差。通过泰勒级数展开式与三角函数和差化积建立方程，并通过粒子群算法对相应方程求解，实现了对光栅信号的修正。结合精细位移测量模块对于瞬时相位的测量，得出准确的瞬时相位值。针对传统锁相倍频法捕捉时间长的问题，文中提出一种鉴相细分与倍频细分相结合的方法。通过鉴相器从载波信号中提取出瞬时相位值，对比目标磨削值对应的相位值，将得到的差值转化为对应测量系统的计数值。当测量系统时钟完

6、成计数，即代表磨削到位。同时通过对光栅传感器莫尔条纹信号非正弦性误差的修正提高了智能内圆磨削测控系统的精度，同时也提高了系统适应环境温湿度影响的能力及可靠性。关键词：光栅，细分，现场可编程逻辑阵列，非正弦性误差，粒子群算法I⊸䱣ᐕъབྷᆖ⺅༛ᆖս䇪᮷AbstractWithindustry4.0standardbeingputforwardbytheGermanandconceptofInternetofthingsbeingpromotedbytheUnitedStates,aworld-classindustrialtechnologyrevoluti

7、onwithanunstoppabletrendsweeptheworld.Forthiscountryputforwardthedevelopmentstrategyof2025,thegranddevelopmentofthemanufacturingindustryhasbeenriseduptothepositionofthenationalstrategy.Grindingtechnologyasanimportantpartofindustrialprocesseshasbecomeanationalfocusonthedevelopment

8、oftechnology.Sointelligentgrindinginmeas