[實(shí)用新型]多路增量式編碼器信號實(shí)時(shí)在線融合器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320354771.1
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN203323776U
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷文韜;周少偉;馮新
• 申請（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01D5/249
• 分類號: G01D5/249
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種傳感器信號處理裝置，具體為一種多路增量式編碼器信號實(shí)時(shí)在線融合器。

背景技術(shù)

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，航空、航天、造船、渦輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等領(lǐng)域需要大量大型復(fù)雜高精度零件，這必然需要相關(guān)的大型幾何量測量技術(shù)作為技術(shù)支撐。目前有許多大型幾何量無法應(yīng)用現(xiàn)有的測量儀器和技術(shù)進(jìn)行測量，這是由于當(dāng)工件尺寸超過儀器測量范圍，或由于通視性限制致使無法測量隱藏點(diǎn)時(shí)，一臺儀器往往不能測量全部工件特征，因此在大尺寸測量領(lǐng)域應(yīng)用多傳感器信息融合有著越來越明顯的優(yōu)勢。因?yàn)槎嗯_儀器組成測量網(wǎng)融合測量不僅可以擴(kuò)大測量范圍，更重要的是提高了冗余性、可靠性和測量精度。多種傳感器類型信息互補(bǔ)，優(yōu)化配置，使測量任務(wù)達(dá)到最優(yōu)化。國內(nèi)有人利用激光跟蹤儀測距單元精度高的優(yōu)點(diǎn)，研究了多路激光跟蹤測量系統(tǒng)。但其費(fèi)用高、體積大、笨重不實(shí)用。

不僅如此，國內(nèi)外數(shù)控機(jī)床中專用CNC設(shè)備對同一維度的多路增量式編碼器測量信號的接入無法提供相應(yīng)技術(shù)支持。當(dāng)采用了多個(gè)增量式編碼器進(jìn)行某一運(yùn)動維度進(jìn)行位置、速度等測量后，不能實(shí)時(shí)在線處理相關(guān)的測量信息，只能進(jìn)行事后分析處理，這樣機(jī)床無法實(shí)時(shí)獲取測量信息，控制相關(guān)運(yùn)動參數(shù)。

針對以上情況有必要設(shè)計(jì)一種多路增量式編碼器信號實(shí)時(shí)在線融合器。該融合器應(yīng)該具有體積小，造價(jià)低，精度高，攜帶方便和便于安裝等特點(diǎn)，并能應(yīng)用于大尺寸測量領(lǐng)域和數(shù)控機(jī)床中專用的CNC設(shè)備上。在進(jìn)行對大型軸的角位移的測量和超長物體線位移的測量時(shí)，相比于用多個(gè)激光跟蹤儀連續(xù)測角/測距要經(jīng)濟(jì)適用。

發(fā)明內(nèi)容

要解決的技術(shù)問題

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本實(shí)用新型提出了一種多路增量式編碼器信號實(shí)時(shí)在線融合器，以分析處理具有一定失真度、噪聲、畸變的同一緯度多路增量式編碼器信號，最后融合處理出一路準(zhǔn)確的運(yùn)動編碼器信號。

技術(shù)方案

本實(shí)用新型的技術(shù)方案為：

所述一種多路增量式編碼器信號實(shí)時(shí)在線融合器，其特征在于：包括輸入前置處理單元、CPLD單元、DSP單元、輸出接口單元、時(shí)鐘生成單元以及系統(tǒng)電源單元；所述輸入前置處理單元包括光耦隔離模塊、差分轉(zhuǎn)單端模塊和電平匹配模塊，光耦隔離模塊對輸入的多路增量式編碼器信號進(jìn)行隔離，差分轉(zhuǎn)單端模塊將隔離后的差分信號轉(zhuǎn)換成單端信號，電平匹配模塊將單端信號匹配成適合于CPLD單元的電平信號后輸出至CPLD單元；CPLD單元對多路單端信號以此進(jìn)行鑒相細(xì)分、計(jì)數(shù)以及數(shù)據(jù)鎖存，鎖存后的數(shù)據(jù)由DSP單元處理；DSP單元包括數(shù)據(jù)融合處理模塊以及輸出接口選擇模塊，融合處理模塊對鎖存數(shù)據(jù)進(jìn)行融合處理；輸出接口選擇模塊根據(jù)融合器與外部連接的輸出端口選擇接通相應(yīng)的端口輸出電路；時(shí)鐘生成單元為CPLD單元和DSP單元提供時(shí)鐘信號；系統(tǒng)電源單元為融合器中各個(gè)單元供電。

有益效果

本實(shí)用新型的有益效果是：1.能將同一維度的多路測量增量式編碼器信號融合為一路精確測量信號，送入機(jī)床專用CNC設(shè)備上。此時(shí)，CNC設(shè)備就像采用傳統(tǒng)的編碼器一樣，實(shí)現(xiàn)對測量的信息實(shí)時(shí)在線處理，并控制相關(guān)運(yùn)動參數(shù)，并提高了測控系統(tǒng)的工作效率，以及測量信息與運(yùn)動控制的準(zhǔn)確度。2.在大尺寸零件制造和測量領(lǐng)域可以替代國外超長光柵尺和大型增量式編碼器，并可規(guī)避其技術(shù)封鎖，具有很好的技術(shù)效益和社會效益。3.在大型軸的角位移的測量和超長物體線位移的測量方面，本實(shí)用新型可以替代國內(nèi)激光跟蹤儀，節(jié)約成本并提高測量精度。4.本實(shí)用新型可以填補(bǔ)數(shù)控機(jī)床中專業(yè)CNC設(shè)備對同一緯度多路增量式編碼器測量信號接入技術(shù)的空白。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的工程應(yīng)用示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的功能模塊示意圖。

圖3是本實(shí)用新型的數(shù)據(jù)傳輸流程圖。

圖4是輸入前置處理單元的光耦隔離電路實(shí)例圖。

圖5是輸入前置處理單元的差分轉(zhuǎn)單端電路實(shí)例圖。

圖6是輸入前置處理單元的電平匹配電路實(shí)例圖。

圖7是CPLD單元電路實(shí)例圖。

圖8是DSP單元電路實(shí)例圖。

圖9是輸出接口單元的RS232/RS485接口電路實(shí)例圖。

圖10是輸出接口單元的以太網(wǎng)接口電路實(shí)例圖。

圖11是時(shí)鐘生成單元電路實(shí)例圖。

圖12是系統(tǒng)電源單元的3.3V電源電路實(shí)例圖。

圖13是系統(tǒng)電源單元的1.2V電源電路實(shí)例圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本實(shí)用新型：

如圖1所示，其為本實(shí)用新型的工程應(yīng)用示意圖。其中包括融合器10、機(jī)床20、增量式編碼器201以及上位機(jī)202。