精密机床传动链误差测量实验平台

发布时间：2021-08-15 23:16

　　为实现精密机床传动链误差测量和分析,研发了精密机床传动链误差测量实验平台。硬件系统由圆光栅编码器、细分盒、FPGA数字信号采集卡和计算机组成。软件系统基于LabVIEW设计,包括FPGA计数程序和数据采集处理程序,实现误差采集、分析、处理及图形化显示等实验功能。基于该平台,开展精密滚齿机传动链误差测量实验教学,培养学生的创新思维能力和工程实践能力。 

【文章来源】：实验技术与管理. 2020,37(08)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

数据采集处理程序原理图

下位机FPGA计数程序框架如图4所示，包括信号接口、计数器、信号检测模块、数据接口和控制模块等。信号接口完成圆光栅编码器TTL信号和物理控制信号的预处理；计数器记录刀具轴位置、刀具轴参考点、工作台位置、工作台参考点；信号检测模块检测编码器信号的正交性或互补性，判定是否存在异常信号；数据接口提供信号状态、计数值和计数值FIFO，供上位机程序读取；控制模块负责计数器模块和数据接口的逻辑控制。图5是基于LabVIEW开发的下位机程序。图5 基于LabVIEW开发的下位机程序

为测得精密机床传动链误差，需要对刀具轴、工作台的旋转部件进行实时角位置检测，在精密机床上采用2个圆光栅编码器分别对刀具轴和工作台读取与角速度相关的周期信号，经由细分盒对编码器信号进行细分处理，输出相应的TTL数字信号。由现场可编程门阵列（FPGA）芯片中部署的计数程序对编码器脉冲进行计数并上传至计算机，然后再由计算机中的数据采集处理程序将计数数据转换为传动链误差输出显示。工作原理如图1所示。FPGA计数程序原理如图2所示。刀具轴编码器、工作台编码器输出1Vpp的正弦信号，经由细分盒处理，输出参考点电平信号R+、A+/A-信号和B+/B-信号。其中，A和B相分别用于计数和判别旋转方向，R+作为编码器参考点脉冲信号。TTL信号经计数器计数后传入先入先出队列（FIFO），之后由上位机数据采集处理程序控制读取FIFO中的计数数据。

【参考文献】：
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本文编号：3345117