CN105547149B - 绝对式光栅尺信息交互系统及方法 - Google Patents

Abstract

绝对式光栅尺信息交互系统及方法，属于绝对式光栅尺测量领域，为了解决现有光栅尺采集系统存在信息交互性差的问题，通信协议转换接口与绝对式光栅尺相互数据传输，向信息采集模块输出信息，输入配置信息；信息读取绝对式光栅尺的信息传输给信息分析模块；信息配置模块接收信息分析模块的配置信息，再将配置信息传输给绝对式光栅尺；信息分析模块向信息读取模块提出请求访问绝对式光栅尺，信息读取模块读取绝对式光栅尺的信息，并将信息传输给信息分析模块，信息分析模块分析数据，并向配置信息配置模块传递配置参数，参数配置模块向绝对式光栅尺传递配置参数；模拟信号转换模块接收绝对式光栅尺的模拟增量信号，并输出到示波器。

Description

绝对式光栅尺信息交互系统及方法

技术领域

本发明涉及一种绝对式光栅尺信息交互系统及方法，属于绝对式光栅尺测量领域。

背景技术

绝对式光栅尺主要应用于高档数控系统中做全闭环，其优点为：系统上电便可得到绝对位置信息，无需寻找零位，并且是光学探测，非接触式不易磨损。绝对式光栅尺是未来数控行业的必备关键部件，因此，提出一种能与绝对式光栅尺进行信息交互的系统是非常必要的。

目前，国内与绝对式光栅尺的信息交互性差，灵活性低，智能性不够，导致生产效率低，应用范围窄，因此，设计一种绝对式光栅尺信息交互系统及方法是非常必要的。

发明内容

本发明为了解决现有光栅尺采集系统存在信息交互性差、灵活性低及施工现场调试困难的问题，提供一种绝对式光栅尺信息交互系统及方法，实现了信息智能处理，调试绝对式光栅尺快捷方便。

绝对式光栅尺信息交互系统，其包括通信协议转换接口、信息读取模块、模拟信号转换模块、示波器、信息分析模块和信息配置模块；

通信协议转换接口，其与绝对式光栅尺相互数据传输，实现通讯协议的转换，并向信息采集模块输出信息，从信息配置模块输入配置信息；

信息读取模块，将通信协议转换接口传来的绝对式光栅尺的信息传输给信息分析模块；

信息配置模块，接收信息分析模块的配置信息，再通过通信协议转换接口将配置信息传输给绝对式光栅尺；

信息分析模块，其向信息读取模块提出请求访问绝对式光栅尺，信息读取模块读取绝对式光栅尺的信息，并将信息传输给信息分析模块，信息分析模块分析数据，并向配置信息配置模块传递配置参数，参数配置模块向绝对式光栅尺传递配置参数；

模拟信号转换模块，其接收绝对式光栅尺的模拟增量信号，并输出到示波器。

信息分析模块在上位机实现。

通信协议转换接口、信息读取模块、模拟信号转化模块以及信息配置模块在下位机实现。

信息读取模块包括状态读取模块、绝对信号电平读取模块、绝对修调参数读取模块、光源信息读取模块、增量信号电平读取模块、增量修调参数读取模块以及绝对位置信息读取模块；

信息分析模块包括绝对信号编码修调分析模块、绝对信号一致修调分析模块、光源强度分析模块、增量信号幅度修调分析模块、增量信号正交修调分析模块以及绝对位置信息显示模块；

信息配置模块包括增量信号修调参数配置模块、光源信息配置模块以及绝对信号修调参数配置模块。

所述的绝对式光栅尺信息交互系统的绝对式光栅尺信息交互的方法，其特征是，其包括以下步骤：

步骤一，绝对信号编码修调分析模块和绝对信号一致修调分析模块向信息读取模块发送请求，状态读取模块检测绝对式光栅尺状态和通信状态，如果此时不允许通讯，则继续检测绝对式光栅尺状态和通信状态，直到得到允许通信的命令，绝对信号电平读取模块和绝对修调参数读取模块分别将绝对式光栅尺的绝对信号电平和绝对信号修调参数采集并传输给绝对信号编码修调分析模块和绝对信号一致修调分析模块，分析出绝对信号修调参数；

步骤二，增量信号电平读取模块和增量修调参数读取模块分别将绝对式光栅尺的增量信号电平和增量信号修调参数采集并传输给增量信号幅度修调分析模块和增量信号正交修调分析模块，分析出增量信号修调参数；

步骤三，光源信息读取模块将绝对式光栅尺的光源信息采集并传输给光源强度分析模块，同时，绝对信号编码修调分析模块和绝对信号一致修调分析模块向光源强度分析模块输出绝对信号修调参数，增量信号幅度修调分析模块和增量信号正交修调分析模块向光源强度分析模块输出增量信号修调参数，分析出光源信息修调参数；

步骤四，信息分析模块将分析出的绝对信号修调参数、增量信号修调参数以及光源信息修调参数分别传输到绝对信号修调参数配置模块、增量信号修调参数配置模块以及光源信息配置模块，参数配置模块将绝对信号修调参数、增量信号修调参数以及光源信息修调参数通过通信协议转换接口传输到绝对式光栅尺；

步骤五，绝对位置信息读取模块读取绝对式光栅尺的绝对位置信息，并传输给绝对位置信息显示模块；

在整个系统信息交互中，模拟信号转换模块接收绝对式光栅尺的模拟增量信号，并输出到示波器。

本发明的有益效果：本发明解决了与绝对式光栅尺信息交互的难题，根据每个绝对式光栅尺的不同差异，实现快速智能的修调，并且采用USB接口，降低了对绝对式光栅尺调试环境的要求，对生产和检修绝对式光栅尺都提供的非常大的便利，提供了可靠的信息交互系统，可以随时方便地与绝对式光栅尺进行信息交互，查询绝对式光栅尺状态，配置绝对式光栅尺，非常有利于绝对式光栅尺在国内未来的大范围应用。

附图说明

图1为绝对式光栅尺信息交互系统结构示意图。

图2为实现绝对式光栅尺信息交互的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法做进一步详细说明。

如图1所示，绝对式光栅尺信息交互系统，其包括，通信协议转换接口2、信息读取模块3、模拟信号转换模块4、示波器5、信息分析模块6及信息配置模块7。

信息读取模块3包括状态读取模块3-1、绝对信号电平读取模块3-2、绝对修调参数读取模块3-3、光源信息读取模块3-4、增量信号电平读取模块3-5、增量修调参数读取模块3-6以及绝对位置信息读取模块3-7。

信息分析模块6包括绝对信号编码修调分析模块6-1、绝对信号一致修调分析模块6-2、光源强度分析模块6-3、增量信号幅度修调分析模块6-4、增量信号正交修调分析模块6-5以及绝对位置信息显示模块6-6。

信息配置模块7包括增量信号修调参数配置模块7-1、光源信息配置模块7-2以及绝对信号修调参数配置模块7-3。

通信协议转换接口2，其与绝对式光栅尺1相互数据传输，实现通讯协议的转换，并向信息采集模块3输出信息，从信息配置模块7输入配置信息。

信息读取模块3，将通信协议转换接口2传来的绝对式光栅尺1的信息通过USB接口传输给信息分析模块6。

信息配置模块7，其通过USB接口接收信息分析模块6的配置信息，再通过通信协议转换接口2将配置信息传输给绝对式光栅尺1。

信息分析模块6，其向信息读取模块3提出请求访问绝对式光栅尺1，信息读取模块3读取绝对式光栅尺1的信息，并传输给信息分析模块6，信息分析模块6分析数据，向配置信息配置模块7传递配置参数，参数配置模块7向绝对式光栅尺1传递配置参数。

模拟信号转换模块4接收绝对式光栅尺1的模拟增量信号，并输出到示波器5。

信息分析模块6在上位机实现。

通信协议转换接口2、信息读取模块3、信息配置模块7以及模拟信号转换模块4在下位机实现。

上位机与下位机之间采用USB通讯。

下面结合附图1和图2详细阐述实现绝对式光栅尺信息交互的方法：

第一步，将绝对式光栅尺信息交互系统通过电缆线与绝对式光栅尺1连接，系统上电，绝对式光栅尺1内部进行初始配置后，在上位机上，信息分析模块6通过USB接口向信息读取模块3发送请求，要求上传绝对式光栅尺1的初始绝对信号电平、初始绝对信号修调参数、初始增量信号电平、初始增量信号修调参数以及初始LED光源信息参数。

第二步，信息读取模块3查询绝对式光栅尺1状态和通信状态，若不可通信，则一直查询绝对式光栅尺1状态和通信状态，如果可以通信，执行第三步。

第三步，绝对信号电平读取模块3-2和绝对修调参数读取模块3-3通过电缆线和通信协议转换接口2采集绝对式光栅尺1的绝对信号电平和绝对信号修调参数，其中，通信协议转换接口2采用绝对式光栅尺专用的BISS协议，再通过USB接口将采集到的参数上传到上位机的绝对信号编码修调分析模块6-1和绝对信号一致修调分析模块6-2，经过分析得到新的绝对信号修调参数；同时，增量信号电平读取模块3-5和增量修调参数读取模块3-6通过电缆线和通信协议转换接口2采集绝对式光栅尺1的增量信号电平和增量信号修调参数，再通过USB接口将采集到的参数上传到上位机的增量信号幅度修调分析模块6-4和增量信号正交修调分析模块6-5，经过分析得到新的增量信号修调参数；光源信息读取模块3-4将绝对式光栅尺1的光源信息采集并通过电缆线和通信协议转换接口2采集绝对式光栅尺1的LED光源信息，再通过USB接口将采集到的参数上传到上位机的光源强度分析模块6-3，同时，绝对信号编码修调分析模块6-1和绝对信号一致修调分析模块6-2向光源强度分析模块6-3输出绝对信号修调参数，增量信号幅度修调分析模块6-4和增量信号正交修调分析模块6-5向光源强度分析模块6-3输出增量信号修调参数，经过分析得到新的LED光源信息参数。

第四步，信息分析模块6通过USB接口将分析出的新绝对信号修调参数、新增量信号修调参数以及新LED光源信息分别传输到绝对信号修调参数配置模块7-3、增量信号修调参数配置模块7-1以及光源信息配置模块7-2。

第五步，参数配置模块7再通过电缆线和通信协议转换接口2将新的绝对信号修调参数、新的增量信号修调参数以及新的LED光源信息参数传输到绝对式光栅尺1，重新配置绝对式光栅尺1。

第六步，绝对式光栅尺1利用新的绝对信号修调参数、新的增量信号修调参数以及新的LED光源信息参数，计算出绝对式光栅尺1当前的绝对位置，再经过电缆线和通信协议转换接口2将绝对位置存储到绝对位置信息读取模块3-7，再经过USB接口将绝对位置在绝对位置信息显示模块6-6上显示出来。

在整个系统信息交互中，通过电缆线将采集绝对式光栅尺1原始模拟差分增量信号转化为单端信号，传输到显示波形。

本发明实现了对绝对式光栅尺1的初始数据读取、计算配置参数、重新配置、计算绝对位置信息、读取绝对位置信息以及显示绝对式光栅尺原始增量信号的一整套信息交互过程。

Claims (4)

1.绝对式光栅尺信息交互系统，其特征是，其包括通信协议转换接口(2)、信息读取模块(3)、模拟信号转换模块(4)、示波器(5)、信息分析模块(6)和信息配置模块(7)；

通信协议转换接口(2)，其与绝对式光栅尺(1)相互数据传输，实现通讯协议的转换，并向信息采集模块(3)输出信息，从信息配置模块(7)输入配置信息；

信息读取模块(3)，将通信协议转换接口(2)传来的绝对式光栅尺(1)的信息传输给信息分析模块(6)；

信息配置模块(7)，接收信息分析模块(6)的配置信息，再通过通信协议转换接口(2)将配置信息传输给绝对式光栅尺(1)；

信息分析模块(6)，其向信息读取模块(3)提出请求访问绝对式光栅尺(1)，信息读取模块(3)读取绝对式光栅尺(1)的信息，并将信息传输给信息分析模块(6)，信息分析模块(6)分析数据，并向信息配置模块(7)传递配置参数，信息配置模块(7)向绝对式光栅尺(1)传递配置参数；

模拟信号转换模块(4)，其接收绝对式光栅尺(1)的模拟增量信号，并输出到示波器(5)；

信息读取模块(3)包括状态读取模块(3-1)、绝对信号电平读取模块(3-2)、绝对修调参数读取模块(3-3)、光源信息读取模块(3-4)、增量信号电平读取模块(3-5)、增量修调参数读取模块(3-6)以及绝对位置信息读取模块(3-7)；

信息分析模块(6)包括绝对信号编码修调分析模块(6-1)、绝对信号一致修调分析模块(6-2)、光源强度分析模块(6-3)、增量信号幅度修调分析模块(6-4)、增量信号正交修调分析模块(6-5)以及绝对位置信息显示模块(6-6)；

信息配置模块(7)包括增量信号修调参数配置模块(7-1)、光源信息配置模块(7-2)以及绝对信号修调参数配置模块(7-3)。

2.根据权利要求1所述的绝对式光栅尺信息交互系统，其特征在于，信息分析模块(6)在上位机上实现。

3.根据权利要求1所述的绝对式光栅尺信息交互系统，其特征在于，通信协议转换接口(2)、信息读取模块(3)、模拟信号转化模块(4)以及信息配置模块(7)在下位机上实现。

4.基于权利要求1所述的绝对式光栅尺信息交互系统的绝对式光栅尺信息交互的方法，其特征是，其包括以下步骤：

步骤一，绝对信号编码修调分析模块(6-1)和绝对信号一致修调分析模块(6-2)向信息读取模块(3)发送请求，状态读取模块(3-1)检测绝对式光栅尺(1)状态和通信状态，如果此时不允许通讯，则继续检测绝对式光栅尺(1)状态和通信状态，直到得到允许通信的命令，绝对信号电平读取模块(3-2)和绝对修调参数读取模块(3-3)分别将绝对式光栅尺(1)的绝对信号电平和绝对信号修调参数采集并传输给绝对信号编码修调分析模块(6-1)和绝对信号一致修调分析模块(6-2)，分析出绝对信号修调参数；

步骤二，增量信号电平读取模块(3-5)和增量修调参数读取模块(3-6)分别将绝对式光栅尺(1)的增量信号电平和增量信号修调参数采集并传输给增量信号幅度修调分析模块(6-4)和增量信号正交修调分析模块(6-5)，分析出增量信号修调参数；

步骤三，光源信息读取模块(3-4)将绝对式光栅尺(1)的光源信息采集并传输给光源强度分析模块(6-3)，同时，绝对信号编码修调分析模块(6-1)和绝对信号一致修调分析模块(6-2)向光源强度分析模块(6-3)输出绝对信号修调参数，增量信号幅度修调分析模块(6-4)和增量信号正交修调分析模块(6-5)向光源强度分析模块(6-3)输出增量信号修调参数，分析出光源信息修调参数；

步骤四，信息分析模块(6)将分析出的绝对信号修调参数、增量信号修调参数以及光源信息修调参数分别传输到绝对信号修调参数配置模块(7-3)、增量信号修调参数配置模块(7-1)以及光源信息配置模块(7-2)，信息配置模块(7)将绝对信号修调参数、增量信号修调参数以及光源信息修调参数通过通信协议转换接口(2)传输到绝对式光栅尺(1)；

步骤五，绝对位置信息读取模块(3-7)读取绝对式光栅尺(1)的绝对位置信息，并传输给绝对位置信息显示模块(6-6)；

在整个系统信息交互中，模拟信号转换模块(4)接收绝对式光栅尺(1)的模拟增量信号，并输出到示波器(5)。