[發(fā)明專利]磁柵導(dǎo)軌拼接及全長(zhǎng)故障檢測(cè)儀

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410266977.8
• 申請(qǐng)日: 2014-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN104020217B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 谷文韜;李芳;陳琳;趙權(quán)年;丁力;杜國(guó)鋒;王新生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N27/72
• 分類號(hào): G01N27/72;G01D21/00
• 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

本發(fā)明涉及磁信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域，具體涉及一種磁柵導(dǎo)軌拼接及全長(zhǎng)故障檢測(cè)儀。

背景技術(shù)

在現(xiàn)今機(jī)械行業(yè)中，尤其是極端制造領(lǐng)域，大型裝備中所用導(dǎo)軌的長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，如德國(guó)科堡(COBURG)的數(shù)控龍門銑床的X軸全行程為17.70米，意大利貝拉爾蒂(BRERADI)公司生產(chǎn)的落地式數(shù)控鏜銑床X軸(立柱移動(dòng))長(zhǎng)23米，我國(guó)某大型運(yùn)載火箭一級(jí)氫箱焊接設(shè)備行程40米，重型運(yùn)載火箭整流罩鉚接設(shè)備行程達(dá)70～80米。但是，由于受到加工精度(如直線度、平行度難以保證)等技術(shù)因素及運(yùn)輸成本，加工成本等經(jīng)濟(jì)因素的限制，多數(shù)導(dǎo)軌廠家生產(chǎn)的導(dǎo)軌均以3米/根或5米/根進(jìn)行加工生產(chǎn)和銷售，據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)記載，國(guó)外目前最長(zhǎng)的導(dǎo)軌及測(cè)量系統(tǒng)為海德漢公司的25米整體導(dǎo)軌及光柵測(cè)量系統(tǒng)。

因此，目前大型、重型機(jī)床床身導(dǎo)軌多采用多段導(dǎo)軌拼接，調(diào)試難度大，整體運(yùn)行精度不高，特別是在導(dǎo)軌接縫處極易造成信號(hào)缺失，難以保證機(jī)床的位移精度。其次，在導(dǎo)軌拼接完成后，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間使用后磁柵失磁、地基沉降與溫度變化造成接縫偏移，甚至導(dǎo)軌扭曲等現(xiàn)象非常普遍，這樣就會(huì)導(dǎo)致測(cè)量系統(tǒng)在測(cè)試導(dǎo)軌位移時(shí)出現(xiàn)“丟數(shù)”現(xiàn)象，依照國(guó)內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展，一旦某節(jié)導(dǎo)軌出現(xiàn)故障，很難檢測(cè)出導(dǎo)軌故障位置，不能及時(shí)更換有故障的導(dǎo)軌，對(duì)于導(dǎo)軌的互換性及導(dǎo)軌的定期維護(hù)和穩(wěn)定工作提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，因此，尋求一種成熟的導(dǎo)軌拼接技術(shù)并實(shí)時(shí)檢測(cè)各段導(dǎo)軌的工作性能這樣一檢測(cè)儀，并將其應(yīng)用于精密機(jī)床上極具現(xiàn)實(shí)意義。

目前，德國(guó)HEIDENHAIN公司現(xiàn)有的測(cè)試儀，僅能測(cè)試導(dǎo)軌上某些點(diǎn)處信號(hào)的相位、幅值、頻率，并不能依次掃描全長(zhǎng)，獲取導(dǎo)軌上各個(gè)點(diǎn)位處信號(hào)的相位、幅值、頻率，這種技術(shù)存在很大的缺陷，不能診斷故障導(dǎo)軌所在位置。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有磁柵導(dǎo)軌拼接精度不高、日常維護(hù)困難、難以檢測(cè)導(dǎo)軌故障位置等問題，本發(fā)明提供一種磁柵導(dǎo)軌拼接及全長(zhǎng)故障檢測(cè)儀。該檢測(cè)儀主要完成三個(gè)功能：幫助用戶正確安裝磁柵讀數(shù)頭，顯示信號(hào)質(zhì)量(信號(hào)的幅值、頻率、失真度)；通過雙磁柵讀數(shù)頭輸出信號(hào)相位差精確調(diào)零的方法，完成多節(jié)導(dǎo)軌電信號(hào)拼接；實(shí)現(xiàn)多段導(dǎo)軌磁柵位置數(shù)據(jù)平滑讀取，精確檢測(cè)導(dǎo)軌故障位置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

所述一種磁柵導(dǎo)軌拼接及全長(zhǎng)故障檢測(cè)儀，其特征在于：包括信號(hào)輸入單元、輸入前端處理單元、A/D轉(zhuǎn)換單元、CPLD單元、DSP單元、時(shí)鐘生成單元、系統(tǒng)電源單元以及TFT液晶顯示單元；

信號(hào)輸入單元輸入雙磁柵讀數(shù)頭的A相、B相、Z相信號(hào)，A相、B相信號(hào)為相位差為π/2的正弦信號(hào)，Z相信號(hào)為方波信號(hào)，雙磁柵讀數(shù)頭分為1號(hào)磁柵讀數(shù)頭和2號(hào)磁柵讀數(shù)頭，其中1號(hào)磁柵讀數(shù)頭A相信號(hào)和2號(hào)磁柵讀數(shù)頭的A相信號(hào)為第一組信號(hào)，1號(hào)磁柵讀數(shù)頭A相信號(hào)和1號(hào)磁柵讀數(shù)頭B相信號(hào)為第二組信號(hào)，1號(hào)磁柵讀數(shù)頭Z相信號(hào)為第三組信號(hào)；

輸入前端處理單元分為三部分分別對(duì)信號(hào)輸入單元的三組信號(hào)進(jìn)行處理，輸入前端處理單元第一部分由差動(dòng)放大電路、抗混疊濾波電路、單端轉(zhuǎn)差分電路組成，對(duì)于第一組信號(hào)，首先由差動(dòng)放大電路將信號(hào)放大至A/D采樣范圍內(nèi)，然后對(duì)信號(hào)進(jìn)行抗混疊低通濾波處理，以滿足乃奎斯特采樣定理，最后由單端轉(zhuǎn)差分電路將信號(hào)輸入至A/D轉(zhuǎn)換單元；輸入前端處理單元第二部分由一階RC濾波電路、方波轉(zhuǎn)換電路、電平匹配電路組成，對(duì)于第二組信號(hào)，首先經(jīng)一階RC濾波電路濾除高頻諧波；再經(jīng)方波轉(zhuǎn)換電路將正弦信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL電平；最后由電平匹配電路將TTL電平轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入至CPLD單元；輸入前端處理單元第三部分由差動(dòng)放大電路、電平匹配電路組成，對(duì)于第二組信號(hào)，首先由差動(dòng)放大電路放大，再經(jīng)電平轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，輸入至CPLD單元；

A/D轉(zhuǎn)換單元由雙通道同步采樣A/D轉(zhuǎn)換芯片及其外圍電路組成，對(duì)輸入前端處理單元第一部分的輸出信號(hào)進(jìn)行雙通道同步高速采樣，實(shí)現(xiàn)模數(shù)轉(zhuǎn)換后數(shù)據(jù)輸出至DSP單元；

CPLD單元對(duì)輸入前端處理單元第二部分的輸出信號(hào)依次進(jìn)行鑒相細(xì)分、可逆計(jì)數(shù)、數(shù)據(jù)鎖存后輸出至DSP單元進(jìn)行讀取處理；CPLD單元對(duì)輸入前端處理單元第三部分的輸出信號(hào)依次進(jìn)行可逆計(jì)數(shù)和數(shù)據(jù)鎖存后輸出至DSP單元進(jìn)行讀取處理；

DSP單元對(duì)A/D轉(zhuǎn)換單元的輸入信號(hào)完成幅值頻率檢測(cè)、失真度檢測(cè)、相位差檢測(cè)，對(duì)CPLD單元中數(shù)據(jù)鎖存后的輸出信號(hào)進(jìn)行導(dǎo)軌故障檢測(cè)；DSP單元的輸出信號(hào)至TFT液晶顯示單元顯示；

TFT液晶顯示單元實(shí)時(shí)顯示信號(hào)幅值、頻率、失真度、相位差、計(jì)數(shù)值、導(dǎo)軌故障位置；

時(shí)鐘生成單元為CPLD單元和DSP單元提供時(shí)鐘信號(hào)；