宏微复合工件台影像测量仪专用控制器设计  

Design of special controller for image measuring instrument of macro-micro composite workpiece stage

作　　者：余斯洋 王健[2] 李凡星[2] 孙思 严伟 YU Si-yang;WANG Jian;LI Fan-xing;SUN Si;YAN Wei

机构地区：[1]中国科学院大学,北京100049 [2]中国科学院光电技术研究所,成都610209

出　　处：《制造业自动化》2024年第4期184-189,共6页Manufacturing Automation

摘　　要：当前,三维(3D)扫描测头的纳米级测量分辨率要求影像测量仪的伺服单元具备相同级别定位精度。为解决这一难题,影像仪伺服工件台采用宏动台和微动台构成的复合结构,以实现大测量范围内的高精度定位。这类采用了宏微复合工件台的影像仪设备对控制系统控制精度、响应速度及多类数据信息综合并行处理性能要求较高,而目前的影像仪工件台伺服方案大多采用通用运动控制器,只能实现宏动台和微动台的单独控制,且价格高昂并有禁运的风险。为此,设计了一种专用控制器,其基于DSP+FPGA体系架构,集通讯、算法处理、数据传感及采集、数模控制于一体,能够满足复合测量仪外围设备的控制和检测,以及对多轴伺服单元纳米级定位的需求。该架构的优点在于充分利用了DSP强大的浮点数运算能力和FPGA多线程同步并行特性,通过对正交编码位置信号的解码计数,PWM和高分辨率模拟控制信号的解算输出,实现对宏动台调速和快速定位,以及对微动台进行纳米级位置补偿。介绍了复合影像仪专用控制器的硬件整体结构及主要模块的详细设计,并给出了3D扫描软件实现的程序结构框架。实验结果表明,该专用控制器能较好地满足复合影像测量仪3D扫描测头的纳米级定位需求,提升对被测件轮廓3D扫描测量精度。

关 键 词：工件台控制 运动控制 数字信号处理器 可编程逻辑阵列 

分 类 号：TP233[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]