基于8254的位移测量系统在数控电火花加工机床中的应用

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基于８２５４的位移测量系统在数控电火花

加工机床中的应用

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（①河北工业大学电气与自动化学院，天津３００１３０；②北京迪蒙卡特机床有限公司技术部，北京１０１３０７）

摘要：介绍了一种光栅尺位移测量系统的简单高效开发方法，并对光栅测量原理和系统主要芯片进行了简

单叙述。该测量系统基于工业级ＣＰＵ卡，主要应用Ｉｎｔｅｌ８２５４芯片作为计量部件，此外对相应硬件电路及软件进行了设计说明。依据光栅尺可辨向及高精度的特点，该测量系统达到了预期的精度要求。并实现了对机床加工过程中加工轴移动距离的实时测量。

关键词：工业级ＣＰＵ

８２５４

光栅尺实时测量

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＧｒａｄｅＣＰＵ；８２５４；ＧｒａｔｉｎｇＲｕｌｅｒ；ＲｅａｌＴｉｍｅＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ

电火花加工中对加工轴的位移控制在精度和实时性方面都有较高的要求。为满足其高精度的要求，可以使用光栅作为加工轴位鹭检测装置的敏感元件。由于光栅输出量为数字信号，不受温度和时间的影响，具有较强的抗干扰性，能够动态和高精度地测量位移，因此是一种较为理想的测量工具。

本文介绍了基于Ｉｎｔｅｌ８２５４的数控三轴电火花加工机床的光栅尺位移测量系统。该系统以工业级ＣＰＵ卡为控制中心，以光栅尺为敏感测量工具，以Ｉｎ－

ｔｅｌ

８２５４为计数芯片，结构简单，成本较低，适用于对加

工轴的直线位移的实时测量。

１

光栅尺的工作原理

光栅由光源、主光栅、指示光栅及光电元件等组

成。而计量光栅主要是利用光栅的莫尔条纹现象来测量位移‘３｜，莫尔条纹如图１所示。光源放置在主光栅侧面，光电元件放置在指示光栅侧面，当主光栅和指示

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光栅发牛相对位移时，由于光源的照射造成两光栅尺的线纹交叉，进而产生明暗相间的莫尔条纹。莫尔条纹ＩｌＩＩＩＩ莫Ｉ尔Ｉ条１纹｜

随主光栅和指示光栅的相对移动而移动，近似呈正（余）弦函数曲线变化，而固定在指示光栅侧的光电元件将光强转化为电信号。再经放大

图１莫尔条纹示意图

和整流最终形成两路相角相差９０。的脉冲方波，进而测量位移大小和方向。

在实际应用中，一般位移具有两个方向，即正向和反向。位移的方向无法通过一个光电元件测定莫尔条纹确定，因此为了辨向，需要测量两个相位相差９００的莫尔条纹信号。具体方法是在相距一定条纹间距的位置上安放两个光电元件，得到相位相差９００的两个信号，经整形得到电信号ｓ１和ｓ２。当光栅正向移动时ｓ１超前Ｓ２９００，反相移动时Ｓ２超前ｓ１９０。，从而实现

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