超声波电机驱动的高精度分度头的设计与研究

高精度数控分度头广泛地应用于精密计量、机械制造、科研等领域,因此探索一种高精度、低价格的数控分度头具有很重要的意义;提出了一种与传统结构完全不同的高精度数控分度头设计方案和控制方法,讨论了分度头的电气硬件系统、机械传动系统和控制软件系统,并详细分析了机械系统的结构特点和控制软件的算法;实际应用表明,该分度头不仅具有很高的角度定位精度,而且结构简单,成本较同精度的其他型式分度头低,工作可靠性高.     

基于PCI总线的光栅传感器数据采集系统的设计

针对通用的光栅传感器数据采集系统存在的问题,介绍了一种新型的基于PCI总线的光栅传感器数据采集系统的设计方法.详细介绍了整个系统的硬件电路设计,包括光栅传感器信号的CPLD处理、PCI总线接口电路设计;同时对该系统的性能进行了分析.该系统已经成功应用于某型号的光栅传感器位移测量系统中.     

基于FPGA的精密离心机光栅信号细分系统

介绍一种基于FPGA的精密离心机光栅信号细分系统。说明了光栅信号的产生过程和基本处理方法,提出了一种综合EDA技术与光栅莫尔条纹电子学细分技术的设计方案。通过VerilogHDL实现该系统的主要设计,并利用ISE软件进行了仿真试验。试验表明,该系统具有捕捉速度快、跟踪精度高、相位误差小、成本低廉等特点。     

基于EZ-USB的光栅自动测试系统的总体设计

提出了透射式光栅测试系统的性能指标，并依据该指标提出对光栅进行自动测试的方法；从硬件和软件两方面设计了透射式光栅自动测试系统。系统采用光电编码器作为数据采集元件，采用EZ-USB芯片作为系统主控制器，结合FRAM存储器、步进电机，从而实现数据的高速采集和处理，实现光栅测试自动化。介绍了EZ-USB的固件和驱动程序的开发。     

衍射光栅超精密位移定位检测新方法

光栅干涉仪测量是精密位移检测系统中常用的检测方法,具有较高的检测分辨率。为进一步提高光栅干涉仪位移检测分辨率,通过对光栅干涉条纹信号的分析,提出了一种基于衍射光栅相位移动的超精密位移定位检测新方法。采用衍射光栅作为测量元件,通过在经典的衍射光栅位移检测系统中加入光电传感器的相位运动,改变衍射光栅系统的接收相位。其方法是调整光栅干涉仪系统,使得传感器接收视场中只有两个条纹;在目标定位运动台的最后定位阶段,使接收系统的光电传感器在检测视场的两个干涉条纹间进行移动,即改变了光栅干涉仪的接收相位。这种位移检测方法突破了检测元件本身的物理限制,在理论上可以获得亚纳米级以上的超高位移检测分辨率。依据相位移动原理,搭建了具有相位移动功能的光栅干涉仪超精密位移检测定位系统。通过定位检测试验证明了所提方法的有效性。     

动态测试数据采集系统

给出了光栅动态数据采集系统硬、软件，分析了以微机芯片Ｉｎｔｅｒ８２５３定时／计数器构成的采集系统，并举出了应用实例。该系统可直接用于以脉冲形式输出的动态数据的采集。     

一种基于USB接口的高速雷达数据采集系统的设计与实现

针对传统雷达光栅数据采集系统的效率低、安全性差等问题,本文设计一种基于USB接口的高速雷达数据采集系统,并详细介绍软硬件设计的具体流程和方法。实测结果表明：新系统的性能稳定可靠,峰值采集速率可达360Mbps,较好地解决了雷达光栅数据高速采集的难题。     

基于DSP的光栅分度盘及其光栅信号精细分

对提高光栅的细分准确度进行了研究,提出了一种正切与余切相结合的方法.针对实际光栅信号的不稳定性,利用光栅发讯头输出正切、余切信号峰峰值与直流电平的漂移,自动修正反正切与反余切的查找表格.该方法应用于精密倾光学分读盘测量系统,使细分误差仅与光栅信号第一个采样值和最后一个采样值的精度有关,与测量过程中的光栅信号采样值的误差无关,同时采用DSP处理采样数据,速度更快,并成功应用于光栅分读盘系统,精度为2″.     

基于EPA的光栅位移测量系统

在介绍高速单片机DS80C410内部结构及其工作原理和光栅位移测量基本原理的基础上,给出一种基于EPA的光栅位移测量系统的设计方案,并对该方案进行硬件和软件方面的实现。针对光栅位移测量系统长期使用过程中易出现的问题,给出提高测量精度的措施。调试结果证实,本系统有较好的测试性能,能满足精密位移测量及定位的需要。     

基于FPGA的光纤光栅传感解调系统设计

设计一款FPGA的光纤光栅传感解调设备,实现光纤光栅传感的低成本高速解调。该光纤光栅传感解调设备由数据采集和A/D模块、FIR数字滤波模块、数据缓存模块和显示模块4大核心模块组成。系统由FPGA主控模块为各个子模块提供全局系统同步时钟。与现有的基于FPGA的光纤光栅传感解调仪相比,设计所需元件均嵌在同一块FPGA开发板上,不仅降低了解调仪的成本而且提高了系统的集成度。实验验证,系统的数字信号处理模块设计合理正确。最后,提出了设计的一种应用,具有一定的实用意义。      

光栅刻划机金刚石刀具抬落机构控制系统

为了改善传统机械式光栅刻划机的刻划性能,提出了一种新型光栅刻划机金刚石刀具抬落机构。介绍了光栅刻划机及抬落刀机构结构组成,并根据需求分析选用压电陶瓷平台作为执行器件。搭建了一套抬落刀控制系统并完成硬件设计,针对光栅刻划工艺需求,设计抬落刀控制系统软件。系统采用总线通信方式,制定串口通信协议。结果表明,该新型机构机械结构简单、可实时控制、精度高、无振动和发热,提高了刻划光栅的质量和刻划效率。为了改善传统机械式光栅刻划机的刻划性能,提出了一种新型光栅刻划机金刚石刀具抬落机构。介绍了光栅刻划机及抬落刀机构结构组成,并根据需求分析选用压电陶瓷平台作为执行器件。搭建了一套抬落刀控制系统并完成硬件设计,针对光栅刻划工艺需求,设计抬落刀控制系统软件。系统采用总线通信方式,制定串口通信协议。结果表明,该新型机构机械结构简单、可实时控制、精度高、无振动和发热,提高了刻划光栅的质量和刻划效率。     

一种新型变栅距闪耀光栅位移传感器测试系统

针对变栅距光栅线位移传感器的不足,提出一种新型传感器测试系统。采用的自主研制的宽带LED光源体积小、效率高,是光位移传感器较为理想的宽带光源;传感器本体使用了变栅距闪耀光栅与套筒式运行机构;信号处理由色敏解调器与数字信号处理器(DSP)完成,制作了新型测试系统样机并进行测试,符合飞行控制系统一般测试精度要求,提高了测试系统的动态特性,实现了小型化、工程化。     

一种计算机精密测量显示控制系统的设计及实现

利用微动平台,二次开发控制软件,进行精密控制。为了克服回程误差,选择精度更高的光栅尺进行测量,整个测量系统组成伺服反馈系统,测量软件上进行闭环,一键设定到位,精度能达到0.2μm,适合于各种单自由度或多自由度小载荷精密移动领域。     

基于游标细分方法的高精度时栅测量系统设计

为了提高时栅位移传感器的测量精度,介绍了一种不通过提高时钟频率而提高时栅测量精度的方法一游标细分法.借鉴于游标卡尺对齐细分的测量方法,对时栅时钟脉冲进行二次细分,实现了高分辨率、高精度时间量的测量,避开了复杂的电子细分.为了验证该方法的有效性,搭建了一套实验平台,实践证明:采用游标细分方法后,时栅位移传感器的时钟插补脉冲在41.7 ps的高分辨率下,测量误差峰峰值为±1.4”,实现了更高精度的测量.     

基于预测理论的光栅信号精密细分方法研究

针对光栅传感器在高档数控机床及精密加工领域应用中的高精度细分和快速跟踪的问题,提出一种基于预测理论的光栅位移信号精密细分的新方法。运用时间信息分析和预测空间位置的时空转换思想,根据光栅刻线在空间的均匀性与时间序列的对应关系构建预测细分模型,完成了光栅信号在时间和空间上的预测细分。动态实验表明,采用该模型进行预测细分,最大细分倍数为400倍,预测误差为±3.5″,实现了对光栅信号的高精度细分。     

增量式光栅编码器在激光扫描雷达的应用研究

在地面、空中、太空、海面、水下,激光雷达的应用十分广泛,并涉及到多个学科领域。提出了采用增量式光栅编码器作为激光雷达扫描系统的位置传感器,研究了增量式光栅编码器的工作特点,设计了测量电路,并对增量式光栅编码器的线性度和重复精度进行了测试、标定。实验结果表明:该增量式光栅编码器线性度达99.97%,重复精度可以达到18″,可以提供给激光雷达系统精确的位置信息。     

啁啾光纤光栅的光谱特性研究

在啁啾光栅中2个模式之间会发生耦合,要了解啁啾光栅的物理和传感特性,提高反射谱的精度,就必须对啁啾光栅的耦合模理论做深入研究。通过啁啾光栅的耦合方程,并采取合适的坐标变换,利用Matlab进行了数值模拟仿真研究,分别讨论了啁啾光栅耦合模型在不同的折射率调制、不同光栅长度、不同光栅周期和啁啾系数对啁啾光纤光栅反射谱的影响,进一步的研究了啁啾光栅的光谱特性。     

基于89C52测温系统在测长仪上的应用

为满足数字式光栅测长仪测量精度的进一步提高,设计制作了一套适用于数字式光栅测长仪的高精度多路温度测量系统.系统采用新型数字式温度传感器,将温度量直接转换为数字量,送AT89C52处理.通过AT89C52处理后的温度数值由数码管显示.在保证电路各项性能的条件下,采用了尽可能简单的电路,同时提高了温度测量的精度以及抗干扰能力,且不受电源波动影响.经法定计量部门检定,测量精度达±0.1℃.在同精度的测温仪中,成本相对很低.