基于FPGA的智能数控内圆磨床测控技术研究

发布时间：2020-07-03 04:34

【摘要】：伴随德国提出的工业4.0标准以及美国推行的物联网概念,一场世界级的工业技术革命正以不可阻挡之势席卷全球。为此国家提出2025发展战略,将制造业的大发展上升到国家战略的位置。磨削技术作为工业加工中的重要组成部分,现已成为国家重点发展的技术领域。因此智能内圆磨削测控技术在现今国家工业大发展的情况下,显得十分重要。本文研究和分析了目前通用的内圆磨削测量传感器在测量过程中存在的缺欠和不足,确定了以光栅作为内圆磨削测量传感器的设计方案,并对以光栅为基础的多种细分技术进行比较,明确了各种方法的特点及使用范围。结合载波调制原理,提出了粗位移测量与精细位移测量相结合的细分方法,对光栅输出的位移信号进行高精度测量。该方法通过粗位移测量模块对大于光栅栅距的位移进行测量,而不足一个栅距的位移测量则通过精细位移测量模块完成。文中给出了基于FPGA各模块的实现、外围电路及相应算法。针对光栅传感器输出信号的非正弦性严重影响测量精度这一问题,提出了一种对光栅传感器莫尔条纹信号进行非正弦性误差修正的方法,以减小由于输出信号非正弦性而带来的误差。通过泰勒级数展开式与三角函数和差化积建立方程,并通过粒子群算法对相应方程求解,实现了对光栅信号的修正。结合精细位移测量模块对于瞬时相位的测量,得出准确的瞬时相位值。针对传统锁相倍频法捕捉时间长的问题,文中提出一种鉴相细分与倍频细分相结合的方法。通过鉴相器从载波信号中提取出瞬时相位值,对比目标磨削值对应的相位值,将得到的差值转化为对应测量系统的计数值。当测量系统时钟完成计数,即代表磨削到位。同时通过对光栅传感器莫尔条纹信号非正弦性误差的修正提高了智能内圆磨削测控系统的精度,同时也提高了系统适应环境温湿度影响的能力及可靠性。
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG596

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本文编号：2739193