CN204831205U - 一种基于光栅的智能化位移检测装置 - Google Patents

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刘泉
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Abstract

本实用新型公开了一种基于光栅的智能化位移检测装置，包括光栅尺、信号处理电路、细分电路、辩向电路、可逆计数单元、微处理器、存储单元、键盘显示单元和外围接口单元。本实用新型采用非接触式测量，抗扰能力强；测量系统采用AVR微处理器，结构简单，可靠性高；光栅细分采用硬件细分，测量精度高、响应速度快；可用键盘预置ABS零位信号与机械零点的距离，在机械加工应用中使用灵活。

Description

一种基于光栅的智能化位移检测装置
技术领域
本实用新型涉及一种位移检测装置，具体涉及一种基于光栅的智能化位移检测装置。
背景技术
光栅传感器是一种位移传感器，这种传感器的特点是测量精度高、响应速度快，因此，光栅传感器在机械加工和自动化测量中有广泛的应用。
实用新型内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种基于光栅的智能化位移检测装置，抗扰能力强、测量精度高、响应速度快，使用灵活。
为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种基于光栅的智能化位移检测装置，包括
光栅尺，用于输出两路相差90°的正弦波；
信号处理电路，用于将光栅传感器1输出的正弦波进行放大滤波处理；
细分电路，采用20细分电路，光栅信号经电阻链对正弦波进行相移实现五细分，然后再对光栅栅距进行脉冲插值实现四细分；
辩向电路，用来辨别光栅莫尔条纹正向或反向运动的方向，得到相差90°的两路脉冲信号CP+和CP-；
可逆计数单元，用于分别记录经辩向电路后莫尔条纹正向脉冲和反向脉冲的个数，采用记大数和记小数的方式，两个可逆计数器计数范围为16位二进制数，有进位时微处理器内部的两个16位计数器分别加1；
微处理器，采用ATmega16型AVR单片机，用于对系统的总体控制以及对可逆计数单元、存储及显示功能的控制；
存储单元，用于存储测量值及掉电情况下的参数保护；
键盘显示单元，用于装置初始状态的设定和测量值的显示；
外围接口单元，用于微处理器与其它部件的通信连接。
其中，所述光栅尺由标尺光栅和指示光栅组成。
其中，所述光栅细分采用硬件20细分，测量精度高、响应速度快，并具备掉电情况下参数自动存储功能。
若光栅条纹密度50线对/mm，经20细分后光栅测量分辨率达到1μm。
本实用新型具有以下有益效果：
采用非接触式测量，抗扰能力强；测量系统采用AVR微处理器，结构简单，可靠性高；光栅细分采用硬件细分，测量精度高、响应速度快；可用键盘预置ABS信号与机械零点的距离，使用灵活。
附图说明
图1为本实用新型实施例一种基于光栅的智能化位移检测装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种基于光栅的智能化位移检测装置，包括
光栅尺1，用于输出两路相差90°的正弦波；
信号处理电路2，用于将光栅传感器1输出的正弦波进行放大滤波处理；细分电路3，采用20细分电路，光栅信号经电阻链对正弦波进行相移实现五细分，然后再对光栅栅距进行脉冲插值实现四细分；
辩向电路4，用来辨别光栅莫尔条纹正向或反向运动的方向，得到相差90°的两路脉冲信号CP+和CP-；
可逆计数单元5，用于分别记录经辩向电路后莫尔条纹正向脉冲和反向脉冲的个数，采用记大数和记小数的方式，计数器1和计数器2的计数范围为16位二进制数，有进位时微处理器内部的两个计数器分别加1；
微处理器6，采用ATmega16型AVR单片机，用于对系统的总体控制以及对可逆计数单元5、存储及显示功能的控制；
存储单元7，用于存储测量值及掉电情况下的参数保护；
键盘显示单元8，用于测量装置初始状态的设定和测量值的显示；
外围接口单元9，用于微处理器与其它部件的通信连接。
所述光栅尺由标尺光栅和指示光栅组成。
所述键盘为2*4结构，显示器为8位。
本具体实施在实际应用中，将标尺光栅固定在机床的活动部件上，指示光栅安装在机床的固定部件上，光栅尺的零位信号ABS与机械零点对准。按动面板上的启动键，即可开始测量，并通过显示得到工件移动所对应的位移量。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于光栅的智能化位移检测装置，其特征在于，包括
光栅尺(1)，用于输出两路相差90°的正弦波；
信号处理电路(2)，用于将光栅传感器(1)输出的正弦波进行放大滤波处理；
细分电路(3)，采用20细分电路，光栅信号经电阻链对正弦波进行相移实现五细分，然后再对光栅栅距进行脉冲插值实现四细分；
辩向电路(4)，用来辨别光栅莫尔条纹正向或反向运动的方向，得到相差90°的两路脉冲信号CP+和CP-；
可逆计数单元(5)，用于分别记录经辩向电路后莫尔条纹正向脉冲和反向脉冲的个数，采用记大数和记小数的方式，两个计数器的计数范围为16位二进制数，有进位时微处理器内部的两个计数器分别加1；
微处理器(6)，采用ATmega16型AVR单片机，用于对系统的总体控制以及对可逆计数单元(5)、存储及显示功能的控制；
存储单元(7)，用于存储测量值及掉电情况下的参数保护；
键盘显示单元(8)，用于装置初始状态的设定和测量值显示；
外围接口单元(9)，用于微处理器与其它部件的通信连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于光栅的智能化位移检测装置，其特征在于，所述光栅尺为输出两路相差90°的正弦光栅尺，由标尺光栅和指示光栅组成。
3.根据权利要求1所述的一种基于光栅的智能化位移检测装置，其特征在于，所述光栅细分采用硬件20细分。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105937880A (zh) * 2016-07-04 2016-09-14 武汉卓海青晨科技有限公司 一种光栅微小位移检测装置
CN110764732A (zh) * 2019-10-09 2020-02-07 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 只读存储器查表细分电路中的加减信号发生器逻辑设计方法
CN111282159A (zh) * 2020-01-30 2020-06-16 哈尔滨理工大学 面向呼吸运动信号准相位超分辨电路的电阻链分配方法
CN111398981A (zh) * 2020-04-27 2020-07-10 武汉海达数云技术有限公司 一种圆光栅角度测量装置及测量方法、激光扫描仪

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