[发明专利]一种磁栅尺数显系统

说明书

技术领域

本发明涉及位置测量系统，尤其涉及一种磁栅尺数显系统。

背景技术

随着数控技术的发展，对位置测量系统的精度和实时性要求越来越高。在数控系统的位移测量中，使用较为广泛的位移传感器是光栅尺和磁栅尺，都可用作直线位移或角位移检测。

目前，相较于光栅尺，磁栅尺读数头是全密封设计，具有测量范围长、分辨率范围大、响应快等特点，同时具有较强的抗振动和抗冲击能力，可用在较恶劣的环境下使用，而受其分辨率和位移的极限速度的影响，数显表的刷新频率和测量的精度以及系统的实时性都有较大的限制，对测量工作人员造成不便。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种磁栅尺数显系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种磁栅尺数显系统，包括：

磁栅定尺；

磁栅尺读数头，基于电磁转换原理输出电信号A+、A-、B+、B-、Z+、Z-；

信号处理电路，用于将所述磁栅尺读头的输出信号进行差分信号处理转换 成方波信号A、B和Z，其中，所述A、B信号周期相同且相位相差90度，所述Z信号的周期是A信号或者B信号的四倍；

CPLD或者FPGA，用于根据A、B信号的跳转状态判断出移动方向，以及对A、B信号进行四倍频处理后得到C脉冲，根据C脉冲数以及磁栅尺读数头的分辨率计算位移，以及根据Z脉冲数计算当前位置的误差并进行校准；

显示屏，用于实时显示移动方向、位移、速度；

单按键，用于切换系统的工作模式。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，所述CPLD或者FPGA包括：信号处理模块、辨向模块、可逆计数器模块、显示控制模块以及按键控制模块；

辨向模块,用于根据当前A、B信号的状态和上一时钟A、B信号的状态识别位移方向；

信号处理模块,用于对A、B信号进行四倍频处理产生C脉冲，使得每个A、B信号均对应4个C脉冲，根据可逆计数器模块反馈的C脉冲数以及磁栅尺读数头的分辨率计算位移，以及根据Z脉冲数计算当前位置的误差并进行校准；

可逆计数器模块，采用24位可逆计数器对C脉冲进行可逆计数；

显示控制模块，用于控制显示屏的显示信息；

按键控制模块，用于对单按键按下的时间进行识别根据识别结果切换系统的工作模式。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，所述系统的工作模式包括正常模式和设置模式，所述识别结果包括单击、双击、长按3s的按键操作；

如果在正常模式下单击按键，则按键控制模块控制暂停显示屏的显示，再次单击按键则控制显示屏继续运行刷新数据；如果在设置模式下单击按键可触发按键控制模块设置显示屏数据刷新频率；

如果在正常模式下如果长按3s按键，则按键控制模块控制对当前位移进行清零操作；

如果在正常模式下双击按键，则按键控制模块控制进入设置模式，再次双击按键则按键控制模块控制进入正常模式。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，所述辨向模块识别位移方向包括：若A信号在上升沿时B信号为低电平或者A信号在下降沿时B信号为高电平，则为正向移动；若A信号在上升沿时B信号为高电平或者A信号在下降沿时B信号为低电平，则为反向移动。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，所述信号处理模块计算位移包括：基于公式Y＝Num*Res计算位移的绝对值，其中，Num代表C脉冲数，Res代表磁栅尺读数头的分辨率，单位为um，Y代表位移的绝对值，单位为um。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，磁栅尺读数头的分辨率为20um，磁极距为2mm。

在本发明所述的磁栅尺数显系统中，磁栅定尺和磁栅尺读数头之间的安装距离大于0.1mm且小于0.6mm。

实施本发明的磁栅尺数显系统，具有以下有益效果：本发明基于CPLD或者FPGA对信号进行处理，并且针对A、B信号进行四倍频处理后得到C脉冲，再根据C脉冲数以及磁栅尺读数头的分辨率计算位移，因此提高了测量的精度；进一步的，提供显示屏显示移动方向、位移、速度，同时提供单按键识别单击、双击、长按3s来进行暂停、设置、清零操作，方便测试人员观测。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明磁栅尺数显系统的结构示意图；

图2是磁栅尺读数头输出的电信号A+、A-、B+、B-、Z+、Z-的示意图；