光栅数据采集与误差修正技术

【摘要】随着现代加工和计量技术的发展，对位移测量及加工定位的精度提出了更高要求。在诸多的位移测量技术中，光栅位移传感器以其性能稳定、高精度、抗干扰能力强、与计算机结合方便等优点，被广泛应用在数控机床、机械加工等领域。本文基于JCXF系列光栅尺，研制出一款带USB接口的光栅数据采集与误差修正系统，该系统具有测量精度高、使用方便、小型化等优点。该光栅信号处理系统是采用软硬件相结合的方式实现的，整个系统以微控制器LPC11U14为核心，负责控制协调各模块间的正常工作。硬件部分采用CPLD器件EPM570T144C5对光栅信号进行处理，实现了光栅信号的四细分与辨向、可逆计数等。软件部分包括：微控制器读取CPLD光栅细分数；在微控制器中采用三次样条插值算法拟合误差曲线，并对任意插值点进行误差修正；开发USB驱动程序，使USB枚举成功，实现微控制器与上位机的通讯；上位机显示界面的编写等。通过实验验证，本设计最终实现了光栅信号的四细分，使光栅测量系统的分辨率达到1μm，经误差修正后的测量系统误差从-16.8μm~23.5μm降低到-1.2μm~11.6μm，测量系统精度显著提高。
【作者】董珊珊；
【导师】李勇；
【作者基本信息】合肥工业大学，仪器仪表工程（专业学位），2014，硕士
【关键词】光栅尺；信号处理；USB；误差修正；三次样条插值；

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