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长行程多油缸同步运行精度的测试研究(2)

2008-11-07    


  3 信号的交换

  图2是信号变换及计算机检测原理框图。读数头输出的位移信号是正弦波,且信号较弱,检测装置变换电路依实际应用需要,应具备如下基本信号处理功能:微弱信号的放大处理、提高分辩率的细分电路、区分光栅尺正反方向位移的辩向电路、实时观察的记数显示电路、改善系统可靠性和信号保护功能的绝对零电位等电路。现就光栅信号处理有关技术要点论述如下:

  图2

  细分辩向与脉冲形成电路:

  光栅尺有很高的刻线密度,如本系统采用的25线/mm,要求获得检测更高的分辩率,采用小栅距,显然技术难度和经济上都是不合算的。采用电子细分技术来提高分辩率是目前采用最广的方法,常用的有四倍频、电桥、相位调制、锁相频等细分方法。本系统采用四倍频直接细分法,它是通过光栅传感器输出的两路相位差为90°的信号,经过微分,得到四路相位差依次为90°的脉冲信号,实现提高分辩率。对于25线/mm的光栅可得到数字读数10μm的分辩率,可满足同步精度测试的要求。

  在同步系统运行中,油缸两活塞杆移动方向相对于零位是变化的,为判别移动方向(误差的符号),必须利用光栅传感器的两路的相位差90°的输出信号。图中S和C就是输出的相位差为90°的两路正弦和余弦信号,当骨尺作某一方向移动时,C超前S π/2,S信号经微分电路产生的脉冲与C信号的高电平在与门1中相与而获得脉冲输出;而S的反相信号所产生的脉冲与C信号的低电平在与门2相与,输出低电平。同理,当滑尺作反向移动时,S超前C π/2,与门2输出脉冲,与门1输出低电平,与门1或与门2输出的脉冲信号分别控制计数器的加减计数脉冲,计数器的输出状态就可以正确反映光栅副即油缸两活塞杆移动方向。

  绝对零电位功能电路:

  系统实际运作过程中,出现中断运行、停机、停电等是不可避免的,这将导致丢失或错误的测量结果。所幸大多数光栅设计时均设置有零位标记,以在工作中提供零点称为绝对零点解决上述问题。为此,应有相应的绝对零位电路,也即零位脉冲形成电路。为适应主光栅不同倍频要求和保证零位脉冲与计数脉冲同步,不能直接采用光栅输出的原始零位信号作为零位脉冲,而必须适当选取倍频后的方波与原始零位信号调理后的方波相与,并以倍频宽度相同的波形作为选通条件,由此取出的计数脉冲作为零位脉冲信号。

  4 计算机在线检测

  光栅传感器拾取的同步误差信号,经过放大整形、细分判向等电路后变成脉冲信号进入计数器8253,控制逻辑中的数据放送寄存器和移位寄存器,并将数字信号传送到芯片8250接口电路,通过RS-232总线与计算机进行通信,组成计算机同步误差数据自动检测系统。在计算机程序控制下,实时、准确、自动地检测同步误差数据并记录,供数据分析处理使用。根据使用要求及测试研究,本系统程序具有如下基本功能:

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