基于激光干涉仪的时栅传感器全自动控测系统

摘要

以“时间测空间”的思想原理作为理论核心的时栅传感器,很大程度上突破了人类在圆分度问题上遇到的技术难题。继1999年第一台机械式时栅诞生以来,时栅相关的产业和技术已取得了长足的进步和发展;独创的理论和过硬的技术更是让时栅在制造业、国防军工和计量部门得到迅速的推广;同时,时栅因其简单的制造工艺,较强的抗干扰能力以及低成本和高度智能化的优点,同样也获得了业界的一致肯定和好评,因此时栅具有很好的市场前景。　　随着时栅产业化进程的推进,人们对数显时栅转台测试系统也提出了更高的要求和期望。为了提高工作效率和测试精度,人工参与的半自动测试系统需要得到研究和改进。为此,笔者在现有的半自动测试系统之上,设计了一套基于激光干涉仪的时栅传感器全自动控测系统,该系统以LabVIEW作为软件平台实现了数据的采集和处理并通过与下位机的配合实现了对电机的控制,从而完成了仪器标定和测试工作的自动化。本文首先对现有的时栅标定系统进行了分析和研究,在对比多种软件开发平台特性之后,选用了LabVIEW作为系统的软件平台。其次,研究和分析了Renishaw公司激光干涉仪的数据输入输出形式和激光干涉仪自带的测试控制软件,以便找到数据整合的突破口。接下来,研究激光干涉仪自带测试控制软件的数据交互模式,并用Visual C++中的钩子函数获取了激光干涉仪的测试数据。然后再利用LabVIEW的VISA和调用库函数节点模块整合激光干涉仪和高精度时栅数显转台的测试数据并为这些数据提供了数据处理模块。最后,通过上下位的配合,LabVIEW数据监控平台完成了对步进电机的控制,从而实现整个标定系统的自动化。　　基于激光干涉仪的时栅传感器全自动控测系统可能还有些不足,但随着其功能的一步完善,它必将在今后的时栅标定环节中发挥重要的作用。

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1 绪 论

1.1本课题研究的意义

1.2时栅传感器标定系统的国内外现状

1.3回转轴标定系统的发展

1.4本文研究的主要内容

2 基于激光干涉仪的全自动标定系统原理分析

2.1激光干涉仪

2.2时栅传感器原理

2.3 基于激光干涉仪的标定系统

3.基于DLL的LabVIEW与VC混合编程

3.1 LabVIEW与Laser10的通信方式

3.2 基于Visual C++的钩子函数

3.3 LabVIEW调用动态链接库

4 基于LabVIEW的步进电机控制系统

4.1步进电机概述及原理

4.2 LabVIEW与步进电机控制器的串口通信

4.3步进电机控制器设计

5 LabVIEW监测控制平台设计

5.1虚拟仪器技术概括

5.2 LabVIEW监测控制平台设

5.3步进电机反馈环节

5.4LabVIEW数据处理模块

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果