一种光栅尺用全自动位移测量电路的制作方法

本实用新型属于测量仪器技术领域，涉及一种测量电路，具体涉及一种光栅尺用全自动位移测量电路。

背景技术：

位移是工程生产中比较重要的物理量之一，尤其在数控加工方面对位移的精密测量变得尤为重要。随着现代社会科学技术的高速发展，工程生产中对于位移测量的要求也变得越来越苛刻起来。由于光栅测量系统的综合性能优于磁栅、容栅、球栅测量系统，且基于光栅的测量技术价格适中。在当今国际市场上光栅测量技术占有很大比重、技术性最强、发展也最快。光栅位移测量系统的分辨率已覆盖微米级、亚微米级、纳米级。同时，与绝对式光栅尺产业化配套的相关工艺设备也逐步研制成功，国内批量生产能力具备，已初步实现光栅产品产业化。随着现今工业生产过程飞快发展，出了更高的要求，主要在于位移测量系统装置的功能性和可靠性，因此需要一种光栅尺用全自动位移测量电路，可以自动对光栅尺平台上的物体长度进行测量和处理。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光栅尺用全自动位移测量电路，其结构简单、设计合理，可以自动对光栅尺平台上的物体长度进行测量和处理，实现光栅尺的全自动位移测量，测量精度高，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光栅尺用全自动位移测量电路，光栅尺包括沿X轴滑动的读数头和沿Y轴滑动的光电感应式寻边器，其特征在于：包括控制器和与控制器通信的用户端，所述控制器的输入端接有供电模块、与所述光电感应式寻边器相接的寻边器信号采集电路和用于对所述读数头信号进行采集的信号细分辨相电路，所述寻边器信号采集电路的输出信号与信号细分辨相电路的输入端相接，所述控制器的输出端接有X轴电机驱动装置、Y轴电机驱动装置和显示电路，所述X轴电机驱动装置的输出端接有用于带动所述读数头沿X轴滑动的X轴电机，所述Y轴电机驱动装置的输出端接有用于带动所述光电感应式寻边器沿Y轴滑动的Y轴电机，所述寻边器信号采集电路包括电阻R6和电容C7，所述电阻R6的一端与电源端相接，电阻R6的另一端分四路，一路与电容C7的一端相接，另一路与所述光电感应式寻边器的触头相接，第三路与所述控制器相接，第四路与所述信号细分辨相电路相接，电容C7的另一端接地。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述信号细分辨相电路包括芯片HCTL2020，所述芯片HCTL2020的CHB引脚、CHA引脚和Vss引脚均与所述读数头相接，所述芯片HCTL2020的CNTDCDR引脚与控制器的时钟输入端相接，所述芯片HCTL2020的D0引脚与所述电阻R6的另一端相接。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述X轴电机驱动装置包括驱动器DMA860H，所述驱动器DMA860H的DIR+引脚、DIR-引脚、ENA+引脚、ENA-引脚、PUSE+引脚和PUSE-引脚均与控制器相接。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述Y轴电机驱动装置包括驱动器DM442，所述驱动器DM442的DIR+引脚、DIR-引脚、ENA+引脚、ENA-引脚、PUSE+引脚和PUSE-引脚均与控制器相接。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述控制器接有输入模块。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述用户端接有存储器。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述X轴电机为步进电机。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述Y轴电机为步进电机。

上述的一种光栅尺用全自动位移测量电路，其特征在于：所述控制器包括芯片MSP430F149。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型的结构简单、设计合理，实现及使用操作方便。

2、本实用新型通过X轴电机带动光栅尺的读数头移动，通过Y轴电机带动寻边器模块移动，通过控制器控制X轴电机和Y轴电机的运行，可以自动对光栅尺平台上的物体长度进行测量和处理，实现光栅尺的全自动位移测量，测量效果好，便于推广使用。

3、本实用新型通过信号细分辨相电路对光栅尺的输出信号进行细分和辨向，提高了测量精度。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理，可以自动对光栅尺平台上的物体长度进行测量和处理，实现光栅尺的全自动位移测量，测量精度高，使用操作方便，实用性强，使用效果好，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型控制器的电路原理图。

图3为本实用新型信号细分辨相电路的电路原理图。

图4为本实用新型寻边器信号采集电路的电路原理图。

附图标记说明:

1—控制器； 2—用户端； 3—X轴电机驱动装置；

4—X轴电机； 5—Y轴电机驱动装置； 6—Y轴电机；

7—信号细分辨相电路； 8—寻边器信号采集电路；

9—供电模块； 10—显示电路； 11—输入模块；

12—存储器。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型包括控制器1和与控制器1通信的用户端2，所述控制器1的输入端接有供电模块9、与所述光电感应式寻边器相接的寻边器信号采集电路8和用于对所述读数头信号进行采集的信号细分辨相电路7，所述寻边器信号采集电路8的输出信号与信号细分辨相电路7的输入端相接，所述控制器1的输出端接有X轴电机驱动装置3、Y轴电机驱动装置5和显示电路10，所述X轴电机驱动装置3的输出端接有用于带动所述读数头沿X轴滑动的X轴电机4，所述Y轴电机驱动装置5的输出端接有用于带动所述光电感应式寻边器沿Y轴滑动的Y轴电机6。

实际使用时，光栅尺包括沿X轴滑动的读数头和沿Y轴滑动的光电感应式寻边器，通过X轴电机4带动读数头移动，通过Y轴电机6带动光电感应式寻边器移动，通过控制器1控制X轴电机4和Y轴电机6的运行，可以自动对光栅尺平台上的物体长度进行测量和处理，实现光栅尺的全自动位移测量，测量效果好，便于推广使用。

如图2所示，本实施例中，所述控制器1包括芯片MSP430F149。

如图4所示，本实施例中，所述寻边器信号采集电路8包括电阻R6和电容C7，所述电阻R6的一端与电源端相接，电阻R6的另一端分四路，一路与电容C7相接，另一路与所述光电感应式寻边器的触头相接，第三路与芯片MSP430F149的P2.0引脚相接，第四路与所述信号细分辨相电路7相接，电容C7的另一端接地。

实际使用时，光电感应式寻边器的主要功能是，利用被测物体的导电性，若光电感应式寻边器的触头碰触到被测物体时，电阻R6与电容C7的回路接通，通过此回路给控制器1的P2.0引脚发送一个中断信号，以此获得被测物体的边沿信号。

如图3所示，本实施例中，信号细分辨相电路7包括芯片HCTL2020，所述芯片HCTL2020的CHB引脚、CHA引脚和Vss引脚均与所述读数头相接，所述芯片HCTL2020的CNTDCDR引脚与芯片MSP430F149的P2.1引脚相接，所述芯片HCTL2020的D0引脚与所述电阻R6的另一端相接。

实际使用时，由于光栅尺输出的信号为正交编码脉冲，因此采用芯片HCTL2020对光栅尺输出的正交编码脉冲进行解码输出，经处理后的光栅尺信号，只需使用控制器1定时器的计数功能就可以实现读数头的数据采集，即将HCTL2020的CNTDCDR引脚接入芯片MSP430F149的P2.1引脚。

本实施例中，所述X轴电机驱动装置3包括驱动器DMA860H，所述驱动器DMA860H的DIR+引脚、ENA+引脚和PUSE+引脚均与芯片MSP430F149的VCC引脚相接，所述驱动器DMA860H的DIR-引脚与芯片MSP430F149的P4.1引脚相接，所述驱动器DMA860H的ENA-引脚与芯片MSP430F149的P4.2引脚相接，所述驱动器DMA860H的PUSE-引脚与芯片MSP430F149的P4.3引脚相接。

实际使用时，X轴电机驱动装置3依照控制器1发来的脉冲信号和方向信号对X轴电机4转轴的位置和速度进行控制。驱动器DMA860H的ENA-引脚用于接收使能信号，驱动器DMA860H的PUSE-引脚用于接收脉冲控制信号，驱动器DMA860H的DIR-引脚用于接收方向信号。

本实施例中，所述Y轴电机驱动装置5包括驱动器DM442，所述驱动器DM442的DIR+引脚、ENA+引脚和PUSE+引脚均与芯片MSP430F149的VCC引脚相接，所述驱动器DM442的DIR-引脚与芯片MSP430F149的P4.4引脚相接，所述驱动器DM442的ENA-引脚与芯片MSP430F149的P4.5引脚相接，所述驱动器DM442的PUSE-引脚与芯片MSP430F149的P4.6引脚相接。

实际使用时，Y轴电机驱动装置5依照控制器1发来的脉冲信号和方向信号对Y轴电机6转轴的位置和速度进行控制。驱动器DM442的ENA-引脚用于接收使能信号，驱动器DM442的PUSE-引脚用于接收脉冲控制信号，驱动器DM442的DIR-引脚用于接收方向信号。

如图1所示，本实施例中，所述控制器1还接有输入模块11。

实际使用时，通过输入模块11可输入被测物体的信息和操作人员的信息，方便后期数据调用与查看。实用性强，便于推广使用。

如图1所示，本实施例中，所述用户端2接有存储器12。

实际使用时，存储器12可将控制器1发送给用户端2的被测物体的测量数据，以及被测物体的信息和操作人员的信息存储起来，方便后期数据调用与查看。

本实施例中，所述X轴电机4为步进电机。

本实施例中，所述Y轴电机6为步进电机。

实际使用时，由于X轴电机4和Y轴电机6的负载力矩较小，电压和电流都较小，且给进不是连续性给进，读数头的位移给进在X轴电机4停止运行时应有很好的定位，寻边器模块8的位移给进在Y轴电机6停止运行时也应有很好的定位，即需要有定位力矩，因此X轴电机4和Y轴电机6均选择步进电机。

具体实施时，由于X轴和Y轴固定连接，X轴电机4带动X轴运动的同时，Y轴随着X轴在X轴方向移动，此时Y轴不能沿Y轴方向运动，设置在Y轴上的光电感应式寻边器获取被测物体的边沿信号，当光电感应式寻边器第一次接触到边沿后，寻边器信号采集电路8导通，寻边器信号采集电路8发送中断信号给控制器1，然后控制器1先控制X轴电机4停止，通过信号细分辨相电路7获取读数头的第一次读数，控制器1再控制X轴电机4带动Y轴后退至光电感应式寻边器不接触被测物体，通过信号细分辨相电路7获取读数头的第二次读数；Y轴电机6带动Y轴移动，同时，X轴随着Y轴在Y轴方向移动，此时X轴不能沿X轴方向运动，读数头和光电感应式寻边器前进到被测物体的另一端，通过信号细分辨相电路7获取读数头的第三次读数，然后X轴电机4带动Y轴随着X轴在X轴方向移动，当寻边器信号采集电路8再次导通，获取边沿信号，通过信号细分辨相电路7获取读数头的第四次读数，控制器1通过四次读数计算出被测物体的长度，然后控制器1将被测物体的长度，以及X轴电机4和Y轴电机6的运行速度、运行时间和运行方向发送给用户端2，方便用户进行数据分析处理，从运行速度、运行时间和运行方向即可计算出，同时控制器1将被测物体的长度，以及X轴电机4和Y轴电机6的运行速度、运行时间和运行方向通过显示电路10显示。

以上所述，仅是本实用新型的实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。