专利名称：基于arm处理器和fpga的光栅尺测量设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种光栅尺测量设备，特别是一种基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备。
背景技术：
光栅尺测量设备可在数控机床、三坐标(多坐标)高精度测量仪器上使用。目前国内广泛使用的光栅测量设备大多使用GIE120001计数芯片，其最大计数频率仅为1MHz，且最多只能有3路同时计数，而且其计数处理芯片使用的是8位单片机，性能难以满足高速、 高精度的使用需求。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，其性能可以很好的满足高速、高精度的使用需求，从而克服现有技术的不足。为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备。构成包括处理器模块、光栅尺信号模块、调理电路模块、寻边器模块、液晶显示屏模块、开关电源模块、通讯模块、键盘输入模块、存储器模块和打印模块，所述的处理器模块为32位ARM处理器，开关电源模块、键盘输入模块和通讯模块分别连接至处理器模块的输入端，液晶显示屏模块、存储器模块和打印模块分别连接至处理器模块的输出端；光栅尺信号模块连接调理电路模块，调理电路模块连接FPGA接口，FPGA接口连接处理器模块，寻边器模块连接FPGA接口。上述的基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，所述的通讯模块包括以太网通讯模块、USB通讯模块和串口通讯模块，以太网通讯模块、USB通讯模块、串口通讯模块分别连接至处理器模块。前述的基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，所述的存储器模块为铁电存储
ο本实用新型的有益效果与现有技术相比，本实用新型使用FPGA来实现高速计数，且可编程实现高达10路的高速计数，处理器使用32位ARM处理器，性能可以很好的满足高速、高精度的使用需求。本实用新型具有以下特点(1)、使用32位的微处理器，比目前使用的51单片机综合性能大幅度提高，保证了数据处理的实时性。(2)、由于设计有串行口、USB 口、以太网口，使设备能够把所测量的数据实时传输到上位机上，通过上位机对所测的元素进行处理， 通过上位机功能强大的图形软件，可以将工具的尺寸以图形方式显示出来。(3)、使用ACTEL 公司的FPGA芯片，该芯片集成上百万个逻辑门电路，最高计数频率可达350MHz，可满足任何高速、高精度的光栅传感器，此外该FPGA为FLASH架构，较SRAM的FPGA，该芯片不需任何配置，保证了 FPGA工作的可靠性。(4)、处理器的FLASH ROM可以当数据存储器使用，用于存储光栅尺的修正参数，降低了元器件以及成本，并能提高装置可靠性。(5)、使用铁电存储
3器来存放测量元素、设备参数，保证数据掉电不丢失，使设备具有掉电记忆功能。(6)、电源设计为开关电压，与线性电源相比具有效率高、体积小、重量轻等有点。(7)、装置有强的抗干扰能力，并有防雷击保护措施。
图1是本实用新型的结构框图。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
具体实施方式
实施例。如图1所示，包括处理器模块、光栅尺信号模块、调理电路模块、寻边器模块、液晶显示屏模块、开关电源模块、通讯模块、键盘输入模块、存储器模块和打印模块，处理器模块为32位ARM处理器，存储器模块为铁电存储器。开关电源模块、键盘输入模块和通讯模块分别连接至处理器模块的输入端，液晶显示屏模块、存储器模块和打印模块分别连接至处理器模块的输出端；光栅尺信号模块连接调理电路模块，调理电路模块连接FPGA 接口，FPGA接口连接处理器模块，寻边器模块连接FPGA接口。通讯模块包括以太网通讯模块、USB通讯模块和串口通讯模块，以太网通讯模块、USB通讯模块、串口通讯模块分别连接至处理器模块。本实用新型工作原理光栅尺信号模块(光栅传感器)将测量的距离转换为两路相位差为90度的方波号信号，此信号经过调理电路后，由FPGA接口将其进行4细分计数，从而将光栅尺移动的距离转换为数字量，处理器模块通过读取FPGA接口中数字量，以确定3 路光栅移动的距离。其测量过程为测量设备开机后X、Y、Z (分别连接3路光栅传感器)轴移动到绝对零点，然后将需测工件放在合适的位置，并通过键盘输入模块对X、Y、Z即3路光栅传感器的位置清零，确定坐标系。在坐标系确定后，通过移动光栅来测量工件的被测元素(如点、线、圆)，并通过处理器模块进行相应算法处理后存储到存储器模块中，也可以通过USB通讯模块、串口通讯模块以及以太网通讯模块将所测的元素上传到上位机(如PC机， 工控机)进行处理。本实用新型的实施方式不限于上述实施例，在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出的各种变化均属于本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，包括处理器模块、光栅尺信号模块、 调理电路模块、寻边器模块、液晶显示屏模块、开关电源模块、通讯模块、键盘输入模块、存储器模块和打印模块，其特征在于所述的处理器模块为32位ARM处理器，开关电源模块、 键盘输入模块和通讯模块分别连接至处理器模块的输入端，液晶显示屏模块、存储器模块和打印模块分别连接至处理器模块的输出端；光栅尺信号模块连接调理电路模块，调理电路模块连接FPGA接口，FPGA接口连接处理器模块，寻边器模块连接FPGA接口。
2.根据权利要求1所述的基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，其特征在于所述的通讯模块包括以太网通讯模块、USB通讯模块和串口通讯模块，以太网通讯模块、USB 通讯模块、串口通讯模块分别连接至处理器模块。
3.根据权利要求1所述的基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，其特征在于所述的存储器模块为铁电存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种基于ARM处理器和FPGA的光栅尺测量设备，其处理器模块为32位ARM处理器，开关电源模块、键盘输入模块和通讯模块分别连接至处理器模块的输入端，液晶显示屏模块、存储器模块和打印模块分别连接至处理器模块的输出端；光栅尺信号模块连接调理电路模块，调理电路模块连接FPGA接口，FPGA接口连接处理器模块，寻边器模块连接FPGA接口。本实用新型使用FPGA接口来实现高速计数且可编程实现高达10路的高速计数，处理器使用32位ARM处理器，性能可以很好的满足高速、高精度的使用需求。
文档编号G01B11/00GK202013177SQ20112010999
公开日2011年10月19日 申请日期2011年4月15日 优先权日2011年4月15日
发明者姚凯学, 张厚武 申请人:贵州英特利智能控制工程研究有限责任公司