一种光强正交调制的新型线性位移传感器研究

介绍了一种光强正交调制式新型线性位移检测方法。该方法采用基于光强正交变化的两路电驻波合成电行波信号,将空间位移的变化调制到电行波信号相位差的变化上,用鉴相的方法实现空间位移的测量。为了优化传感参数并提高测量精度,对传感器不同参数条件下光场分布情况与误差特性进行了研究。根据其结构特征,对光场分布引起的测量误差进行分析,并利用Tracepro软件建立三维光场仿真模型,对不同参数条件下光场分布进行分析;再通过实验验证,得到不同参数与误差特性之间的关系;根据仿真和实验结果,对传感器参数进行优化设计。初步实验表明:在108mm测量范围内,传感器精度达到±0.5μm。为此新型传感器优化设计和精度提高提供了可靠的理论依据和技术支持。     

基于二维细分技术的时栅信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的动态性能及测量精度,提出了一种基于FPGA和二维细分技术的时栅位移传感器信号处理系统。利用二维细分技术对插补脉冲进行倍频处理,降低了对插补脉冲频率的要求,通过倍频后的高频脉冲插补时栅感应信号和参考信号之间的相位差完成了时栅角位移的测量,提高测量精度。该系统在FPGA内基于NiosII软核完成数据的采集和处理,简化了系统,并加入自定义指令提高了数据处理效率。实验表明,采用该系统后,时栅位移传感器在960MHz插补脉冲下测量误差峰峰值为±1.3″,实现了时栅的高精度角位移测量。     

基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统设计

为了提高时栅位移传感器的测量精度及分辨率,提出了一种基于STM32F4的时栅位移传感器信号处理系统。系统包括硬件电路和软件设计,运用STM32F4处理器产生的高频时钟脉冲插补感应信号和参考信号的相位差,实现了相位检测。经实验验证,采用系统后,时栅位移传感器的角度误差峰峰值为2.4＂,实现了高精度、高分辨率的时栅角位移测量。     

基于USB3.0和FPGA的传动误差检测系统的设计

为提高机床传动误差检测的速度、实时性以及精度,同时为优化硬件电路的结构,并保证采样数据毫无损失地传至上位机系统,提出了一种高速实时检测方案。通过脉冲插补的思想,提出一种传动误差检测的方法。另外在一块高性能FPGA芯片内部搭建数据预处理以及控制模块,利用USB3.0芯片作传输媒介,有效地减少了该系统外围电路复杂程度,降低了开发难度。并对该系统进行模拟仿真试验。试验结果表明：根据设定的误差曲线换算后的数据,通过另一个FPGA发送至该系统,处理后得到的数据不需要经过后期补偿,其误差曲线很好地归零并形成一条闭合曲线,而低速端转速误差曲线也正确反映了仿真实验的情况。实验结果表明该系统实现了高速实时检测,为机床传动误差检测提供了技术上的支持。