典型位移傳感器的通用接口系統(tǒng)研究與設(shè)計(jì).pdf

1、時(shí)柵是一種新型的位移傳感器，利用時(shí)間測(cè)量空間，具有較高的性價(jià)比。為了提高時(shí)柵對(duì)傳統(tǒng)位移傳感器的兼容性，盡快普及時(shí)柵的應(yīng)用，需要設(shè)計(jì)兼容傳統(tǒng)位移傳感器的時(shí)柵電氣接口。
　　 傳統(tǒng)的位移傳感器（如光柵）大多“以空間測(cè)量空間”，具有較好的動(dòng)態(tài)性能，而時(shí)柵通過測(cè)量時(shí)間來間接測(cè)量空間的原理決定了時(shí)柵在測(cè)量過程中存在一個(gè)測(cè)量周期，使得在動(dòng)態(tài)測(cè)量過程中時(shí)柵的位置反饋?zhàn)兊貌贿B續(xù)。
　　 針對(duì)時(shí)柵動(dòng)態(tài)性能不足和與典型位移傳感器接口不兼容的

2、問題，做了如下工作：
　　 1.提出了一種回轉(zhuǎn)位置預(yù)測(cè)測(cè)量新方法，利用時(shí)間序列理論對(duì)時(shí)柵測(cè)量值進(jìn)行建模、分析，預(yù)測(cè)出未來一個(gè)測(cè)量周期的角度值，并將絕對(duì)式離散角度測(cè)量值轉(zhuǎn)化為增量式連續(xù)脈沖信號(hào)，進(jìn)行位置反饋，使得基于靜態(tài)測(cè)量的時(shí)柵傳感器可應(yīng)用于動(dòng)態(tài)位置的連續(xù)反饋。研究了預(yù)測(cè)測(cè)量誤差修正方案，利用當(dāng)前實(shí)際測(cè)量值對(duì)上一次的預(yù)測(cè)誤差進(jìn)行修正，使得預(yù)測(cè)誤差不會(huì)累積。
　　 2.以圓光柵和旋轉(zhuǎn)變壓器作為典型位移傳感器，研究了以反饋增

3、量位置值為代表的HEIDENHAIN圓光柵TTL增量式接口，以及反饋絕對(duì)位置值為代表的帶數(shù)字轉(zhuǎn)換器的旋轉(zhuǎn)變壓器接口的特點(diǎn)，分析了通用接口設(shè)計(jì)思想，并設(shè)計(jì)了時(shí)柵的TTL增量式接口和旋轉(zhuǎn)變壓器接口。
　　 3.設(shè)計(jì)了一塊數(shù)據(jù)同步采集卡，可以同步采集光柵TTL增量信號(hào)、時(shí)柵TTL增量信號(hào)和時(shí)柵的旋轉(zhuǎn)變壓器接口信號(hào)，便于展開精度測(cè)試實(shí)驗(yàn)。
　　 4.對(duì)使用兼容接口的時(shí)柵進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)測(cè)量精度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在靜態(tài)測(cè)量時(shí)，時(shí)

4、柵采用設(shè)計(jì)的TTL增量式接口和旋轉(zhuǎn)變壓器接口對(duì)測(cè)量精度幾乎沒有影響，與時(shí)柵原本的測(cè)量精度一致；動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)，在各種運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，當(dāng)角加速度值不大于0.033162/ms2時(shí)，時(shí)柵的動(dòng)態(tài)測(cè)量精度為±4″，且無論是采用TTL增量式接口還是采用旋轉(zhuǎn)變壓器接口，時(shí)柵的動(dòng)態(tài)測(cè)量誤差都具有相似的特性，即數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)加速度越小，誤差就相對(duì)較小；角加速度越大，誤差就相對(duì)較大。
　　 綜上所述，對(duì)典型位移傳感器的通用接口的研究促進(jìn)了時(shí)柵的兼容接口的設(shè)