面向絕對光柵尺的編解碼優(yōu)化設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、微納加工高精度的定位通常是由高精度的光柵位移傳感器實(shí)現(xiàn)，作為閉環(huán)控制控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)位置實(shí)時校正的核心部件，光柵位移傳感器一直是近年來研究的熱點(diǎn)。光柵位移傳感器可分為增量式和絕對式，增量式應(yīng)用中存在開機(jī)回零，斷電丟失位置信息等不足，常使加工成本變高，效率變低，絕對式上電所得即為絕對位置，無累積誤差，精度高，穩(wěn)定可靠，一直是各高校、科研機(jī)構(gòu)的研究重點(diǎn)。本文以具有獨(dú)立知識產(chǎn)權(quán)，廣東工業(yè)大學(xué)自主研發(fā)的絕對尺為基礎(chǔ)，提出基于Nios的絕對光柵測量

2、系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。本文主要從以下幾個方面展開工作:
　　本文在分析了常見絕對光柵測量系統(tǒng)的模塊組成，測量原理和光柵編碼技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對一代尺基于圖像處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)絕對光柵測量系統(tǒng)的不足，設(shè)計(jì)了基于Nios的絕對光柵測量系統(tǒng)的編解碼優(yōu)化改進(jìn)方案。
　　依據(jù)絕對光柵尺的高速解碼和微型化的需求，完成了對系統(tǒng)硬件的選型并根據(jù)PCB設(shè)計(jì)的原則，完成以FPGA為處理器的電路設(shè)計(jì)！同時實(shí)現(xiàn)了對絕對光柵編碼條紋的高速采集。針對光柵母尺的編

3、碼特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)時性，設(shè)計(jì)了解碼優(yōu)化的硬件加速模塊，使數(shù)據(jù)流通過像素二值判定，條紋明暗判別和串并轉(zhuǎn)換等解碼的預(yù)處理，同時采用SOPC技術(shù)，結(jié)合Avalon總線時序特點(diǎn)，自定義編寫用于總線數(shù)據(jù)交互的ip核，并在QuartusⅡ平臺中選擇Nios內(nèi)核作為運(yùn)行處理器，選擇合理的外設(shè)，完成了Nios光柵編解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。
　　基于搭建好的Nios片上系統(tǒng)，在NiosⅡ IDE集成開發(fā)環(huán)境下，采用循環(huán)掃描方式，循環(huán)讀取Nios硬件系統(tǒng)采集的實(shí)