光柵莫爾測量系統(tǒng)的研究與設(shè)計.pdf

1、目前，以莫爾條紋技術(shù)為基礎(chǔ)的光柵位移傳感器不僅廣泛用于機床和儀器儀表，進行長度和位移測量、控制和伺服跟蹤，而且在應(yīng)變分析、振動測量和三維技術(shù)方面展示了廣闊的前景。經(jīng)過近50年的發(fā)展，光柵位移傳感器的分辨率從5μm提高到了1nm，進入了納米級水平。
　　 隨著光柵制造工藝的改進以及微電子技術(shù)的發(fā)展，使得光柵產(chǎn)品的成本進一步降低，隨之出現(xiàn)的電子細分技術(shù)，極大地提高了光柵位移傳感器的分辨率和精度。但是，傳統(tǒng)的細分辨向電路，存在電路元件

2、眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功耗大的缺點，往往使得系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。區(qū)別于傳統(tǒng)的ASIC芯片，本文使用的FPGA是一種可重新配置邏輯門的芯片。它能反復(fù)編程、擦除，并在不改變外圍電路的情況下，設(shè)計不同片內(nèi)邏輯來實現(xiàn)不同的電路功能。FPGA的高可靠性和靈活性使它非常適合于光柵信號處理設(shè)計。利用硬件描述語言可以非常方便的在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)數(shù)字濾波、細分辨向電路、可逆計數(shù)器及數(shù)碼顯示等功能。這樣不僅簡化了硬件電路設(shè)計，而且也提高了光柵位移測量系統(tǒng)的可靠性。

3、
　　 本文在闡述四倍頻直接細分原理的基礎(chǔ)上，提出了利用專用插值芯片(IC-NV)對前端輸出的正交信號進行插值細分的方法，它能通過設(shè)置外部引腳來實時地改變細分數(shù)。同時，采用SOPC技術(shù)和基于NiosII軟核處理器的系統(tǒng)設(shè)計方案，在FPGA中設(shè)計了二次細分辨向組件和測速組件，并將位移結(jié)果和速度值顯示在128×64LCD上。在軟件方面，本文在NiosII IDE環(huán)境下開發(fā)了位移測量子程序、測速子程序、LCD顯示子程序、按鍵子程序等。