基于FPGA实现光栅莫尔条纹高倍细分.pdfVIP

· 机械研究与应用 ·2012年第5期(总第121期) 设计与制造 基于 FPGA实现光栅莫尔条纹高倍细分 李贵子 ，贾德强 (1．甘肃省机械科学研究院，甘肃 一M-州 730030；2．甘肃省机械产品检测与技术评价重点实验室，甘肃 兰州 730030) 摘 要：对光栅莫尔条纹高倍细分技术进行研究。基于FPGA技 术，采用基于FPGA的反正切函数优化算法，实现 了 正切函数法高速、高精度、高倍细分，通过仿真及实验表明，该系统细分倍数高、测量响应速度快，能满足高速、 高精度的位移测量 系统要求。 关键词 ：光栅莫尔条纹；反正切函数 ；细分 ；FPGA 中图分类号：TH123．1 文献标识码：A 文章编号：1007—4414(2012)05-0101—02 RealizationofgratingmoirefringesubdivisionathighmagnificationbasedonFPGA LiGui—zi ．JiaDe—qiang (1．Gansuacademyofmechanicalscience，LanzhouGansu 730030，China； 2．Keylaboratoryofmechanicalproducttestingandtechnicalevaluation，LanzhouGansu 730030，China) Abstract：Thehightimessegmentationtechnologyofmoirerfingeisresearchedinthispaper．BasedonFPGA technoloyg and usedthearctanfunctionoptimizationalgorithm torealizethehigh speed，highprecision，hightimessegmentationofthetan— gentfunction．Thesimulationandexperimentalresultsshow thatthesegmentation multipleofthissystem ishigherand the speedofmeasuringreaction isfaster，thereforethesystem cansatisfytheneedofdisplacementmeasuringsystem highspeed andprecision． Keywords：gratingmoirefringe；arctangentfunction；segmentationtechnology；FPGA 1 引 言 Ubd=Ub—Ud=2Ucostot=Acoswt (6) 纳米测量技术是解决 目前和未来许多高精度、高 对 比式 (5)、(6)，变得如表 1所示 0角的计算 。 分辨率问题的先决条件之一。作为能实现纳米级位 表 1 0角度计算表 移测量的技术之一，光栅测量在微 电子、超精加工、精 确运动控制、精密测量等众多领域有广泛的应用前 景。光栅测量法以光栅栅距为测量基准，其主要精度 取决于光栅栅线的刻制精度…，但高线数、大长度的 光栅刻制比较困难。提高计量光栅系统细分倍数是 提高光栅测量精度的主要技术手段，正切函数细分法 从理论上能实现任意倍的细分，且能解决细分倍数与 测量速度的矛盾 J，笔者基于 FPGA技术 ，通过改进 正切函数的算法进行光栅信号细分算法的数字处理， 通过AheraQuartusII仿真验证，表 明细分数据处理 速度快，精度高，系统稳定性好。 2 正切法光栅细分原理 采用该方案对光栅信号进行细分时，在理论上能 光栅位移传感器(即光栅尺)输出的四路原始信