三维光栅位移测量系统的软件设计与实现.pdf

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1、2014正仪表技术与传感器2014第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1三维光栅位移测量系统的软件设计与实现李深德，张向利，唐甜，赵江辉(桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林541004)摘要：为了检测机床刀具的三维位移、实时显示刀具的进刀量，提高工件的加if-精度，研究并设计了一种基于光栅位移传感器的高精度三维光栅位移测量系统。分析了光栅位移传感器的测量原理，详细介绍了系统的软件设计与实现，并对系统进行了实验验证。实验结果表明：系统的软件设计合理、执行高效，实现了相关的功能；测量

2、系统运行稳定、测量精准，可满足机床高精度测量的生产需求。关键词：位移传感器；三维光栅；位移测量系统；软件设计中图分类号：TP212．9，TH822文献标识码：A文章编号：1002—1841(2014)01—0057—04SoftwareDesignandRealizationofThree-dimensionalGratingDisplacementMeasurementSystemLIShen—de，ZHANGXiang-li，TANGTian，ZHAOJiang-hui(SchoolofInformationan

3、dCommunication，GuilinUniversityofElectronicTechnology，Guilin541004，China)Abstract：Inordertodetectthethree—dimensionaldisplacementofmachinetool，showtheamountoffeedinreal—time，andim-provetheprocessingaccuracyforworkpiece，athree-dimensionaldisplacementmeasurements

4、ystemwithhigh—precisionbasedongratingdisplacementsensorWasresearchedanddesigned．Themeasurementprincipleofgratingdisplacementsensorwasanalyzed．Softwaredesignandrealizationofsystemwereintroducedindetail，andthesystemwasverifiedbyexperiment．Experimentalresultsindic

5、atethatsoftwaredesignofsystemisreasonable，thesoftwarerunseficient，andtherelatedfunctionsarerealized．Themeasure—mentsystemoperatesstablyandmeasuresaccurately，anditcanmeettheproductiondemandofhish-precisionmeasurementforma-chinetoo1．Keywords：displacementsensor；th

6、ree-dimensionalgrating；systemofdisplacementmeasurement；softwaredesign0引言，(t)：Asin(tOt+)(1)当前，光栅位移传感器(光栅尺)的位移测量技术广泛应用写成电压形式，得：于数控机床的伺服系统和传统机床的数字化改造，以提高加工U(t)=Umsin(tOt+)(2)精度。光栅位移测量系统的设计方案各不相同，其软件设计及式(2)即为光栅位移传感器中1个光电元件输出的位移信功能也各不相同”。号表达式。文中先分析了光栅位移的测量原理，随后给出三维光

7、栅位在相距为1／4莫尔条纹间距的2个点分别安放1个光电元移测量系统的设计构架，详细介绍了系统软件的功能及其设计件，每当标尺光栅移动1个栅距，将获得1个周期、相差90。的2与实现。最后，通过实验验证了系统的软件设计合理、实现了路正弦信号，形如式(2)表示。此信号经过放大、整形后，输出相关的功能，整个系统运行稳定、测量精确。1个周期、相差9O。的2路方波信号。通过记录这2路方波脉冲1光栅位移传感器测量原理的个数即可测量出位移的大小，利用其相位关系可检测出标尺光栅位移传感器内包含了1个标尺光栅和1个指示光栅，光栅的移动方向

8、。在两光栅的作用，得到明暗相间的条纹，即莫尔条纹J。在2系统软件设计与实现理想条件下，莫尔条纹的波形为等腰三角波，其周期为莫尔条系统使用的光栅尺是KA300—470。当其正常工作时，将纹间距；实际情况下，由于光源发散角的影响，及光栅衍射作输出A、B两路相差90。、，ItI1L电平的方波信号(标尺光栅正移，用等，使莫尔条纹的三角波出现削顶和削底，