一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置的製作方法

2023-07-15 02:27:41 1

專利名稱：一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及光柵尺測量技術領域，尤其涉及一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置。
背景技術：
用於位置測量的絕對式光柵尺，在機械加工業中應用廣泛，其性能影響到機械加工質量。一般情況下，絕對式光柵尺中讀數頭需要根據其對應不同的主光柵及光學系統進行微小的參數調整。讀數頭的參數調整速度直接關係到絕對式光柵尺的生產效率。目前，現有的讀數頭參數調整需要將讀數頭拆卸然後再安裝，操作過程繁瑣，費時。

發明內容
為了解決現有讀數頭參數調整方法存在的需要反覆拆裝、費時費力、效率低的技術問題，本發明提供一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置。本發明解決技術問題所採取的技術方案如下:一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置包括:PCI通訊卡和PC機，PCI通訊卡包括PCI接口控制器和第二 FPGA，PC機包括PCI接口和主處理器；第二 FPGA與光柵尺讀數頭的第一 FPGA相連，PCI接口控制器與第二 FPGA相連，PCI接口與PCI接口控制器相連，主處理器與PCI接口相連；第二 FPGA通過第一 FPGA採集光柵尺讀數頭的光電接收器的參數數據，並將該參數數據和CRC校驗碼利用CRC校驗法傳送給PCI接口控制器，PCI接口控制器將接收的數據轉換為符合PCI協議的數據，並通過PCI接口傳送給主處理器，主處理器將光電接收器的每個像元響應曲線與期望響應曲線進行比對，根據比對結果生成設置參數數據，並將設置參數數據與CRC校驗碼通過PCI接口傳送給PCI接口控制器，PCI接口控制器將接收的符合PCI協議的數據轉換為第二 FPGA可識別的數據，並通過第二 FPGA將數據傳遞給第一 FPGA，第一 FPGA根據接收的數據對光電接收器的參數進行修正。本發明的有益效果是:該修正裝置實現了光柵尺讀數頭參數的在線修正，提高了光柵尺讀數頭的修正效率；同時，該裝置可以對絕對式光柵尺中的光源亮度進行校準。


圖1是本發明絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置的結構示意圖。圖2是本發明中的讀取絕對式光柵尺讀數頭數據的流程圖。圖3是本發明中的寫入絕對式光柵尺讀數頭數據的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細說明。如圖1所示，待修正的絕對式光柵尺I包括主光柵11、光電接收器12、第一FPGA13、保存配置參數的R0M14、光源15、指示光柵16和光源控制器17，光電接收器12、第一 FPGAl3, R0M14、光源15、指示光柵16和光源控制器17共同構成了絕對式光柵尺I的讀數頭，要修正的讀數頭參數數據為光電接收器12的參數數據。本發明絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置包括:PCI通訊卡2和PC機3，PCI通訊卡2包括PCI接口控制器21和第二 FPGA22，PC機3包括PCI接口 31和主處理器32 ;第二 FPGA22與第一 FPGA13相連，PCI接口控制器21與第二 FPGA22相連，PCI接口 31與PCI接口控制器21相連，主處理器32與PCI接口 31相連；第二 FPGA22通過第一 FPGA13採集光電接收器12的參數數據，並將該參數數據和CRC校驗碼利用CRC校驗法傳送給PCI接口控制器21，PCI接口控制器21將接收的數據轉換為符合PCI協議的數據，並通過PCI接口 31傳送給主處理器32，主處理器32將光電接收器12的每個像元響應曲線與期望響應曲線進行比對，根據比對結果生成設置參數數據，並將設置參數數據與CRC校驗碼通過PCI接口 31傳送給PCI接口控制器21，PCI接口控制器21將接收的符合PCI協議的數據轉換為第二 FPGA22可識別的數據，並通過第二 FPGA22將數據傳遞給第一 FPGA13，第一 FPGA13根據接收的數據對光電接收器12的參數進行修正。本發明絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置的工作原理如下:如圖2所示，在讀取絕對式光柵尺I讀數頭的參數數據時，讀數頭的參數數據通過第一 FPGA13進行採集，然後通過數據線與PCI通訊卡2中的第二 FPGA22進行連接；第二FPGA22接收第一 FPGA13傳來的參數數據，並將參數數據傳送給PCI接口控制器21，PCI接口控制器21將接收的數據轉換為符合PCI協議的數據傳送給PC機3 ；PC機3通過PCI接口 31和PCI接口控制器21進行連接，通過主處理器32最終進行讀數頭參數數據的讀取。本發明採用CRC校驗法進行數據讀取，為了保證數據的交互無差錯，在數據交互開始時，第一 FPGA13首先詢問PCI通訊卡2是否處於空閒狀態。當PCI通訊卡2處於非空閒狀態時，第一 FPGA13進行等待I秒，然後繼續詢問PCI通訊卡2的狀態，當詢問次數大於3時，放棄發送；當PCI通訊卡2處於空閒狀態時，向PC機3的PCI接口 31發送數據發送開始信號，並開始向PCI接口 31發送數據及CRC校驗碼，PCI接口 31將接收的數據傳送給主處理器32，發送數據完畢後對PCI接口 31發送數據驗證命令，檢查數據是否全部發送，然後結束本次數據交互，並提示交互是否成功。如圖3所示，在寫入絕對式光柵尺I讀數頭的參數數據時，將要寫入的參數數據通過主處理器32發送給PCI接口 31 ;與？(:1接口 31相連的PCI接口控制器21接收主處理器32發送的數據，PCI接口控制器21將接收的數據通過數據時鐘和控制信號傳送給第二FPGA22 ;絕對式光柵尺I中的第一 FPGA13通過數據線與第二 FPGA22相連，接收第二 FPGA22已接收的數據，並將最終數據寫入R0M14中，完成對絕對式光柵尺讀數頭的參數數據寫入工作。本發明採用CRC校驗法進行數據寫入，為了保證數據的交互無差錯，在數據交互開始時，主處理器32首先詢問PCI通訊卡2是否處於空閒狀態。當PCI通訊卡2處於非空閒狀態時，主處理器32進行等待I秒，然後繼續詢問PCI通訊卡2的狀態，當詢問次數大於3時，放棄發送；當PCI通訊卡2處於空閒狀態時，主處理器32發送數據發送開始信號，並開始向第一 FPGA13發送數據及CRC校驗碼，第一 FPGA13將接收的數據傳送給光電接收器12，發送數據完畢後主處理器32發送數據驗證命令檢查數據是否全部發送，然後結束本次數據交互，並提示交互是否成功。通過對絕對式光柵尺I讀數頭的數據讀寫工作的相互配合，實現了絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正工作。基於上述圖1所述的結構和圖2至圖3所述修正裝置的工作原理，本發明的修正裝置也可以用於絕對式光柵尺I中光源15的校準。光源15經過長時間工作後，其亮度會減小，PC機3通過讀取光電接收器12的電壓參數，與光源(15)的基準電壓進行比對，通過PC機3向第一 FPGA13中寫入數據控制光源控制器17的電壓以控制光源15的亮度。
權利要求
1.一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置，其特徵在於，該裝置包括PCI通訊卡(2)和PC機(3)，PCI通訊卡(2)包括PCI接口控制器(21)和第二 FPGA (22)，PC機(3)包括PCI接口(31)和主處理器(32);第二 FPGA (22)與光柵尺讀數頭的第一 FPGA (13)相連,PCI接口控制器(21)與第二 FPGA (22)相連，PCI接口(31)與PCI接口控制器(21)相連，主處理器(32)與PCI接口(31)相連；第二 FPGA (22)通過第一 FPGA (13)採集光柵尺讀數頭的光電接收器(12)的參數數據，並將該參數數據和CRC校驗碼利用CRC校驗法傳送給PCI接口控制器(21)，PCI接口控制器(21)將接收的數據轉換為符合PCI協議的數據，並通過PCI接口( 31)傳送給主處理器(32 )，主處理器(32 )將光電接收器(12 )的每個像元響應曲線與期望響應曲線進行比對，根據比對結果生成設置參數數據，並將設置參數數據與CRC校驗碼通過PCI接口(31)傳送給PCI接口控制器(21)，PCI接口控制器(21)將接收的符合PCI協議的數據轉換為第二 FPGA (22)可識別的數據，並通過第二 FPGA (22)將數據傳遞給第一 FPGA (13)，第一 FPGA (13)根據接收的數據對光電接收器(12)的參數進行修正。
2.根據權利要求1所述的一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置，其特徵在於，PC機(3)通過讀取光電接收器(12)的電壓參數，與絕對式光柵尺(I)中光源(15)的基準電壓進行比對，向第一 FPGA (13)中寫入數據控制絕對式光柵尺(I)中光源控制器(17)的電壓以控制光源(15)的亮度。
全文摘要
一種絕對式光柵尺讀數頭參數的在線修正裝置涉及光柵尺測量技術領域，該裝置包括PCI通訊卡和PC機，PCI通訊卡包括PCI接口控制器和第二FPGA，PC機包括PCI接口和主處理器；通過向PCI接口控制器發送命令參數，第二FPGA對其進行接收並轉發給光柵尺讀數頭的第一FPGA，第一FPGA對讀數頭內的ROM進行數據寫入。在數據傳輸時，詢問PCI通訊卡的狀態，當狀態空閒時，進行數據和數據的CRC校驗碼發送，從而保證數據傳輸的完整性和正確性。本發明的修正裝置實現了光柵尺讀數頭參數的在線修正，提高了光柵尺讀數頭的修正效率。
文檔編號G01D18/00GK103175567SQ201310066159
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月1日 優先權日2013年3月1日
發明者劉建卓, 喬棟, 曾琪峰, 吳宏聖, 孫強, 趙建 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所