一种转台测角系统电子同轴监测装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种转台测角系统电子同轴监测装置，该装置包括信号采集模块、FPGA模块和数显模块。所述FPGA模块包含光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元；信号采集模块的输入端与被测的转台测角系统中的对径读数头相连；信号采集模块的输出端连接到FPGA模块中的光栅周期计数单元和单周期相位解算单元，光栅周期计数单元和单周期相位解算单元的输出端与相位差计算单元的输入端连接，相位差计算单元的输出端与所述数显模块连接。本实用新型专利技术以数显方式实时监测转台测角系统电子同轴的优劣程度，解决了传统方法中使用李萨如图监测电子同轴易引入监测误差、效率低的问题，提高了转台测角系统电子同轴调试效率。效率。效率。

【技术实现步骤摘要】
一种转台测角系统电子同轴监测装置


[0001]本技术属于角度测量领域，具体涉及一种转台测角系统电子同轴监测装置。

技术介绍

[0002]转台测角系统被广泛应用于加工机床、工业机器人、军事设备等领域。转台测角系统电子同轴的优劣程度直接影响转台测角系统的测角精度。随着各行各业中对转台测角系统测角精度的要求越来越高，对转台测角系统电子同轴的要求也越来越严格。
[0003]监测转台测角系统电子同轴的传统方法是使用李萨如图表征转台测角系统中对径安装的光栅读数头输出信号的相位差，记录李萨如图图形变化规律并结合数学模型得到同轴偏移参数，实现对转台测角系统电子同轴的监测。但李萨如图受限于180
°
监测范围，当相位差较大、李萨如图变化频率较快时易引入计数误差，降低了转台测角系统电子同轴监测效率。

技术实现思路

[0004]本技术旨在提供一种转台测角系统电子同轴监测装置，有效解决了传统的转台测角系统电子同轴监测方法中，使用李萨如图监测电子同轴易引入监测误差、效率低的问题。
[0005]为了实现本技术的目的，本技术采取了如下的技术方案：
[0006]一种转台测角系统电子同轴监测装置，包括信号采集模块、FPGA模块和数显模块。
[0007]所述FPGA模块包括光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元。所述信号采集模块的输入端与被测的转台测角系统对径读数头相连，信号采集模块的输出端连接到FPGA模块中的光栅周期计数单元和单周期相位解算单元，所述光栅周期计数单元和单周期相位解算单元的输出端与相位差计算单元的输入端连接，所述相位差计算单元的输出端与所述数显模块连接。
[0008]进一步说，所述信号采集模块包括信号调理电路单元和ADC电路单元，信号调理电路单元的输出端与ADC电路单元的输入端相连接。
[0009]进一步说，所述的ADC电路单元核心器件采用AD9635。
[0010]进一步说，所述的信号调理电路单元核心器件采用差分运放芯片THS4522。
[0011]进一步说，所述的数显模块的核心器件是LCD，采用ZT3232芯片构成RS232串口电路连接LCD。
[0012]本技术的有益效果体现在：
[0013]1、根据对径读数头输出莫尔信号的光栅整周期数和单周期内信号相位值，基于FPGA模块计算莫尔信号相位差，摆脱了李萨如图180
°
监测范围的限制。
[0014]2、通过数显模块将相位差以包含符号和数值的形式实时显示，直观、方便地提供给使用者当前莫尔信号相位差，消除李萨如图变化较快时引入计数误差的可能性，提高转台测角系统电子同轴调试效率。
附图说明
[0015]图1为本技术的结构框图；
[0016]图2为信号调理电路单元电路图；
[0017]图3为ADC电路图；
[0018]图4为FPGA模块电路结构图；
[0019]图5为串口电路图；
[0020]图6为电源保护电路图；
[0021]图7为转台测角系统电子同轴监测装置使用示意图。
[0022]图中：1、第一读数头；2、第二读数头；3、转台测角系统；4、转台测角系统电子同轴监测装置；5、数显模块；6、DC5V供电电源；7、电源开关。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图对本技术做进一步的详细说明。
[0024]图1为本技术的结构框图。本装置由信号采集模块、FPGA模块和数显模块组成。所述信号采集模块包含信号调理电路单元和ADC电路单元；所述FPGA模块包含光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元。所述信号采集模块的输入端与被测的转台测角系统中的对径读数头相连；信号采集模块的输出端连接到FPGA模块中的光栅周期计数单元和单周期相位解算单元，光栅周期计数单元和单周期相位解算单元的输出端与相位差计算单元的输入端连接，相位差计算单元的输出端与所述数显模块连接。
[0025]转台测角系统中对径读数头输出的两路信号首先通过两个信号调理电路单元，将信号幅值调整到2VPP内，两个ADC对信号调理电路输出信号同步采集并输出两路数字信号。所述光栅周期计数单元和单周期相位解算单元同时接收两路数字信号，分别解算出两路数字信号对应的光栅整周期数和单周期内信号相位值。所述相位差计算单元同时接收两路光栅整周期数和单周期内信号相位值，通过差值运算解算出对径读数头输出的两路莫尔信号的相位差值。其中，光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元均集成在FPGA模块中，按照UART通讯方式将相位差计算模块输出的相位差值发送到数显模块中进行显示。
[0026]所述的信号采集模块由两个完全相同的信号调理电路单元和ADC电路单元构成，所述信号调理电路单元如图2所示。选用差分运放芯片为THS4522，全差分运放的设计可同时对两读数头输出的莫尔信号进行信号调理，旁路中通过调整R133与R134的比值、R148与R149的比值、R131与R132的比值、R144与R145的比值确定放大倍数，将输入信号的幅值调整到2VPP以内，防止读数头输出信号幅值超量程损坏ADC。ADC电路图如图3所示，ADC选用的芯片为12位串行AD9635，输入端双通道差分接收可同时信号调理电路输出的两路信号，40MSPS采样率和12bit的位宽设计保证高分辨力的还原读数头输出信号特征。图2中的信号输出端AD1_VINA+、AD1_VINA
‑
、AD1_VINB
‑
、AD1_VINB+连接至图3中的信号输入端VINA+、VINA
‑
、VINB
‑
、VINB+。同时，图3中0.9V的基准电压通过VCM引脚输出至图2中的VOCM1、VOCM2，为全差分运放提供0.9V的偏置电压。
[0027]所述的FPGA模块由FPGA芯片、JTAG电路、50M晶振以及电源组成，电路结构图如图4所示。FPGA芯片选择Altera公司cyclone系列产品EP4CE115F29C7，JTAG电路用于FPGA芯片
的程序的烧录，50M晶振为FPGA芯片提供时钟信号，1.2V、1.8V、2.5V、3.3V的电源为FPGA芯片提供工作电源。光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元通过FPGA芯片丰富的逻辑资源、存储单元、布线资源实现，并集成在FPGA芯片内部。
[0028]所述的数显模块的核心器件是LCD，按照UART通讯方式接收数据进行显示，设计了由ZT3232芯片构成的RS232串口电路连接LCD。串口电路如图5所示。
[0029]本技术还设计了电源保护电路，该电路由DC5V供电，设计了由SMD150自恢复保险丝和IN5822肖特基二极管组成的电源保护电路。电源保护电路如图6所示。
[0030]图7是本技术的转台测角系统电子同轴监测装置使用示意图。本技术应用于监测转台测角系统电子同本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种转台测角系统电子同轴监测装置，其特征在于：包括信号采集模块、FPGA模块和数显模块；所述FPGA模块包括光栅周期计数单元、单周期相位解算单元和相位差计算单元；所述信号采集模块的输入端与被测的转台测角系统对径读数头相连，信号采集模块的输出端连接到FPGA模块中的光栅周期计数单元和单周期相位解算单元，所述光栅周期计数单元和单周期相位解算单元的输出端与相位差计算单元的输入端连接，所述相位差计算单元的输出端与所述数显模块连接。2.根据权利要求1所述的一种转台测角系统电子同轴监测装置，其特征在于：所述信号采集模...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱维斌，
申请(专利权)人：杭州精稳科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：