CN110286644B - 一种基于dsp芯片的数控xy工作台同步触发测控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统，包括工作台面、工作台和光具座、光栅尺、PT100温度传感器、电感测微仪、龙门支架、挡板、外部电路和DSP芯片；根据数控XY工作台相关性误差验证实验要求，采用DSP为主控芯片，利用PT100温度传感器、光栅尺、编码器等传感元件，应用光栅尺测量工作台移动位移，以高精度电感测微仪为位移标准量，设计测控系统，实现温度、运动速度的实时采集、X/Y坐标位置(光栅尺)和位移标准量的同步触发采样比对，验证XY工作台的定位误差补偿效果。

Description

一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统
技术领域
本发明涉及数控XY工作台误差测量领域，具体是一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统。
背景技术
数控XY工作台是在机测量系统的重要组成部分，其定位误差直接影响在机测量系统的测量精度，必须建立考虑温度、运动速度、X/Y坐标位置影响因素在内的工作台误差补偿模型，进行有效补偿，才能提高其定位精度。为了开展有效的误差补偿验证实验，必须设计测控系统对XY工作台的温度、运动速度和光栅读数值(X/Y坐标)进行实时同步采集，与位移标准量进行同步触发比对。目前测量系统都是单独测量某个工作台误差影响因素，无法实现多影响因素同步实时采集和工作台光栅与位移标准量同步触发。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统，根据数控XY工作台相关性误差验证实验要求，采用DSP为主控芯片，利用PT100温度传感器、光栅尺、编码器等传感元件，应用光栅尺测量工作台移动位移，以高精度电感测微仪为位移标准量，设计测控系统，实现温度、运动速度的实时采集、X/Y坐标位置(光栅尺)和位移标准量的同步触发采样比对，验证XY工作台的定位误差补偿效果。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统，包括工作台面、位于工作台面下方并且用以驱动工作台面沿X方向、Y方向运动的工作台和光具座，其特征在于，其中工作台上固定安装有用于采集工作台的X方向和Y方向坐标的光栅尺。
还包括PT100温度传感器、电感测微仪、龙门支架、挡板、外部电路和DSP芯片，所述龙门支架固定在光具座上，电感测微仪通过连接件固定在龙门支架的梁上，挡板用粘合剂连接在工作台面，挡板的正面与电感测微仪测头接触，PT100温度传感器通过粘合剂粘在工作台上，温度传感器、光栅尺、带编码器的伺服电机、电感测微仪的信号线均与外部电路连接，外部电路将转化的信号与DSP芯片连接。
进一步地，所述工作台分为位于工作台面下方并且用以驱动工作台面沿X方向运动的上层机构和位于上层机构下方并且用以驱动上层机构沿Y方向运动的下层机构，其中下层机构固定安装在光具座上端，上层机构和下层机构上均固定安装有分别用于采集上层机构X方向和下层机构Y方向坐标的光栅尺。
进一步地，所述下层机构包括带编码器的伺服电机、联轴器、光栅尺、与Y轴平行的导轨、底座和滚珠丝杠，其中底座固定安装在光具座上端，导轨固定在底座上，底座上固定安装有带编码器电机，带编码器电机通过联轴器固定连接有滚珠丝杆，其中上层机构固定安装在导轨的滑块上端，同时上层机构固定安装在滚珠丝杠的丝杠支撑座上端，光栅尺固定在与Y轴方向平行的底座侧面上。
进一步地，所述上层机构与下层机构结构相同，通过安装使上层机构的导轨与X轴方向平行，其中上层机构的底座沿着下层机构的导轨滑动，上层机构的底座与下层机构的滚珠丝杆之间通过螺纹配合连接，其中工作台面固定安装在上层机构的导轨的滑块上端，同时工作台面固定安装在上层机构的滚珠丝杠的丝杠支撑座上端，光栅尺固定在上层机构与X轴方向平行的底座侧面上。
进一步地，所述PT100温度传感器分别粘合在上层机构和下层机构的导轨的滑块、底座、滚珠丝杠上的丝杠支撑座和光栅尺上。
进一步地，其使用方法为：
1)通过DSP芯片实时采集的电感测微仪的电压值。
2)将采集值与参考值进行比较，当采集值等于参考值时，选择PT100温度传感器、光栅尺、带编码器的伺服电机的编码器是否需要触发，进行同步采集。
3)进行温度、速度和X/Y坐标位置多影响因素下的二维误差比对实验，以电感测微仪移动的位移量为标准量，以光栅尺测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差。
将电感测微仪在X/Y坐标位置上取任意两个位置输出电压值作为参考量，两个位置的参考值均等于采集值，在电感测微仪移动至两个位置中的一个位置处时，触发PT100温度传感器、光栅尺和带编码器的伺服电机的编码器进行同步采集，在另一个位置处关闭PT100温度传感器、光栅尺和带编码器的伺服电机的编码器触发，使PT100温度传感器、光栅尺和带编码器的伺服电机的编码器停止采集。
将电感测微仪在两个位置移动的位移量作为标准量，以光栅尺测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差。
本发明的有益效果：与现有技术对比，本发明能够实现温度、运动速度的实时采集、X/Y坐标位置(光栅尺)和位移标准量的同步触发采样比对，验证XY工作台的定位误差补偿效果。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本发明基于DSP的数控XY工作台同步触发测控系统结构示意图；
图2是本发明系统连接图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统，包括工作台面4、位于工作台面4下方并且用以驱动工作台面4沿X方向、Y方向运动的工作台和光具座14，工作台上固定安装有用于采集工作台的X方向和Y方向坐标的光栅尺11，其中工作台分为位于工作台面4下方并且用以驱动工作台面4沿X方向运动的上层机构和位于上层机构下方并且用以驱动上层机构沿Y方向运动的下层机构，其中下层机构固定安装在光具座14上端，上层机构和下层机构上均固定安装有分别用于采集上层机构X方向和下层机构Y方向坐标的光栅尺11。
下层机构包括带编码器的伺服电机13、联轴器12、与Y轴平行的导轨10、底座9和滚珠丝杠8，其中底座9固定安装在光具座14上端，导轨10固定在底座9上，底座9上固定安装有带编码器电机13，带编码器电机13通过联轴器12固定连接有滚珠丝杆8，其中上层机构固定安装在导轨10的滑块上端，同时上层机构固定安装在滚珠丝杠8的丝杠支撑座上端，光栅尺11固定在与Y轴方向平行的底座9侧面上；使用时，通过带编码器电机13驱动滚珠丝杆8转动，转动的滚珠丝杆8带动上层机构沿着导轨10移动，实现上层机构沿着Y轴方向运动，进而实现使得工作台面4沿Y方向水平移动，其中光栅尺11用于采集工作台的Y方向的坐标。
其中上层机构与下层机构结构相同，通过安装使上层机构的导轨10与X轴方向平行，其中上层机构的底座9沿着下层机构的导轨10滑动，上层机构的底座9与下层机构的滚珠丝杆8之间通过螺纹配合连接，其中工作台面4固定安装在上层机构的导轨10的滑块上端，同时工作台面4固定安装在上层机构的滚珠丝杠8的丝杠支撑座上端，光栅尺11固定在上层机构与X轴方向平行的底座9侧面上；使用时，通过上层机构的带编码器电机13驱动滚珠丝杆8转动，转动的滚珠丝杆8带动工作台面4沿着上层机构的导轨10移动，实现工作台面4沿着X轴方向水平运动，其中上层机构的光栅尺11用于采集工作台的X方向的坐标。
本发明还包括多个PT100温度传感器5、电感测微仪1、龙门支架2、挡板3、外部电路7和DSP芯片6，其中龙门支架2固定在光具座上14，电感测微仪1通过连接件固定在龙门支架2的梁上，挡板3用粘合剂连接在工作台面4，挡板的正面与电感测微仪1测头接触，多个PT100温度传感器5均通过粘合剂粘在工作台上，多个PT100温度传感器温度传感器5、光栅尺11、带编码器的伺服电机13、电感测微仪1的信号线均与外部电路7连接，外部电路7将转化的信号与DSP芯片6连接。
其中多个PT100温度传感器5具体在工作台上分布如下，多个PT100温度传感器5分别粘合在上层机构和下层机构的导轨10的滑块、底座9、滚珠丝杠8上的丝杠支撑座和光栅尺11上；PT100温度传感器5通过这样分布可以实现工作台面4在运动过程中，实时位置温度检测。
如图2所示，PT100温度传感器5、电感测微仪1、光栅尺11、带编码器的伺服电机13的编码器通过外部电路与DSP芯片6各个接口连接，通过对DSP芯片6的编程，实现对温度、运动速度的实时采集、X/Y坐标位置光栅尺11和位移标准量的同步触发采样比对，验证工作台的定位误差补偿效果。
使用方法：
1)通过DSP芯片6实时采集的电感测微仪1的电压值；
2)将采集值与参考值进行比较，当采集值等于参考值时，选择PT100温度传感器5、光栅尺11、带编码器的伺服电机13的编码器是否需要触发，进行同步采集；
3)进行温度、速度和X/Y坐标位置多影响因素下的二维误差比对实验，以电感测微仪1移动的位移量为标准量，以光栅尺11测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差；
具体为：将电感测微仪1在X/Y坐标位置上取任意两个位置输出电压值作为参考量，两个位置的参考值均等于采集值，在电感测微仪1移动至两个位置中的一个位置处时，触发PT100温度传感器5、光栅尺11和带编码器的伺服电机13的编码器进行同步采集，在另一个位置处关闭PT100温度传感器5、光栅尺11和带编码器的伺服电机13的编码器触发，使PT100温度传感器5、光栅尺11和带编码器的伺服电机13的编码器停止采集；
将电感测微仪1在两个位置移动的位移量作为标准量，以光栅尺11测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (5)

1.一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控方法，所述数控XY工作台同步触发测控方法应用于基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控系统，所述数控XY工作台同步触发测控系统包括工作台面（4）、位于工作台面（4）下方并且用以驱动工作台面（4）沿X方向、Y方向运动的工作台和光具座（14），其特征在于，其中工作台上固定安装有用于采集工作台的X方向和Y方向坐标的光栅尺（11）；
还包括多个PT100温度传感器（5）、电感测微仪（1）、龙门支架（2）、挡板（3）、外部电路（7）和DSP芯片（6），所述龙门支架（2）固定在光具座（14）上 ，电感测微仪（1）通过连接件固定在龙门支架（2）的梁上，挡板（3）用粘合剂连接在工作台面（4），挡板的正面与电感测微仪（1）测头接触，多个PT100温度传感器（5）均通过粘合剂粘在工作台上，温度传感器（5）、光栅尺（11）、带编码器的伺服电机（13）、电感测微仪（1）的信号线均与外部电路（7）连接，外部电路（7）将转化的信号与DSP芯片（6）连接；
所述数控XY工作台同步触发测控方法为：
1）通过DSP芯片（6）实时采集的电感测微仪（1）的电压值；
2）将采集值与参考值进行比较，当采集值等于参考值时，选择PT100温度传感器（5）、光栅尺（11）、带编码器的伺服电机（13）的编码器是否需要触发，进行同步采集；
3）进行温度、速度和X/Y坐标位置多影响因素下的二维误差比对实验，以电感测微仪（1）移动的位移量为标准量，以光栅尺（11）测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差；
将电感测微仪（1）在X/Y坐标位置上取任意两个位置输出电压值作为参考量，两个位置的参考值均等于采集值，在电感测微仪（1）移动至两个位置中的一个位置处时，触发PT100温度传感器（5）、光栅尺（11）和带编码器的伺服电机（13）的编码器进行同步采集，在另一个位置处关闭PT100温度传感器（5）、光栅尺（11）和带编码器的伺服电机（13）的编码器触发，使PT100温度传感器（5）、光栅尺（11）和带编码器的伺服电机（13）的编码器停止采集；
将电感测微仪（1）在两个位置移动的位移量作为标准量，以光栅尺（11）测量值为测量量，进行比较多因素影响下的二维定位误差。
2.根据权利要求1所述的一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控方法，其特征在于，所述工作台分为位于工作台面（4）下方并且用以驱动工作台面（4）沿X方向运动的上层机构和位于上层机构下方并且用以驱动上层机构沿Y方向运动的下层机构，其中下层机构固定安装在光具座（14）上端，上层机构和下层机构上均固定安装有分别用于采集上层机构X方向和下层机构Y方向坐标的光栅尺（11）。
3.根据权利要求2所述的一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控方法,其特征在于，所述下层机构包括带编码器的伺服电机（13）、联轴器（12）、光栅尺（11）、与Y轴平行的导轨（10）、底座（9）和滚珠丝杠（8），其中底座（9）固定安装在光具座（14）上端，导轨（10）固定在底座（9）上，底座（9）上固定安装有带编码器的伺服 电机（13），带编码器的伺服 电机（13）通过联轴器（12）固定连接有滚珠丝杠 （8），其中上层机构固定安装在导轨（10）的滑块上端，同时上层机构固定安装在滚珠丝杠（8）的丝杠支撑座上端，光栅尺（11）固定在与Y轴方向平行的底座（9）侧面上。
4.根据权利要求3所述的一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控方法，其特征在于，所述上层机构与下层机构结构相同，通过安装使上层机构的导轨（10）与X轴方向平行，其中上层机构的底座（9）沿着下层机构的导轨（10）滑动，上层机构的底座（9）与下层机构的滚珠丝杠 （8）之间通过螺纹配合连接，其中工作台面（4）固定安装在上层机构的导轨（10）的滑块上端，同时工作台面（4）固定安装在上层机构的滚珠丝杠（8）的丝杠支撑座上端，光栅尺（11）固定在上层机构与X轴方向平行的底座（9）侧面上。
5.根据权利要求4所述的一种基于DSP芯片的数控XY工作台同步触发测控方法，其特征在于，所述PT100温度传感器（5）分别粘合在上层机构和下层机构的导轨（10）的滑块、底座（9）、滚珠丝杠（8）上的丝杠支撑座和光栅尺（11）上。
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