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基于FPGA的传动误差检测系统的设计与仿真试验

蒋涛  
【摘要】: 齿轮及传动链的传动误差的精密动态测量,并准确分析产生这些误差的原因,对其做出客观正确的评价,才能为零件的加工、选配和安装提供指导性的依据,对国民生产,国防建设等有着非常重要的意义。 本文介绍了传动误差测量的基本原理,对国内外主要的传动误差测量方法进行了综述,阐明了传动误差测量技术的发展趋势:从模拟量向数字量方向发展,从比相式向计数式发展,从单一测量功能仪器向多功能多用途的通用系统方向发展。归根结底,是计算机技术参与程度和计算机辅助技术应用水平的发展。 本课题“基于FPGA的传动误差检测系统的设计与仿真实验”是在“全微机化传动误差检测分析系统”上的升级研究。目前大规模可编程的逻辑门阵列FPGA为传动误差测试系统的设计提供了新的技术手段。本文详细介绍了以脉冲计数方式的传动误差测量系统的测量原理、阐述了采用高频的时钟信号细分空间脉冲的测量方法。在以脉冲信号细分计数原理的基础上,提出了一套以FPGA为设计核心的传动误差分析系统的设计方案。其中下位机数据采集模块采用一片FPGA芯片,完成对传感器发出的原始信号的处理,片内嵌入了脉冲细分模块、可控分频模块、可控计数器模块等,提取出传动误差的各部分的信号,由MCU对FPGA的配置,将整个采集模块采集得到的传动误差数据通过USB2.0通讯模块送到上位机系统进行处理。PC机启动数据采集命令后,USB通信模块将获得采集模块当前的工作状态并且能够在采集过程中同步整个的通讯进程,然后自动检测FIFO数据缓冲器的数据,把FIFO中的数据通过USB总线上传到PC机的采集应用程序进行数据处理,得出一条传动误差曲线。最后做了2个试验:一个仿真试验、一个蜗轮副传动精度检测试验,得出了试验数据及误差曲线,验证了此系统的设计的正确性。


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