【摘 要】
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齿轮测量机由机械系统部分、控制系统与软件组成,其中控制系统对其性能与功能有着决定性影响。目前国内的齿轮测量机控制系统均采用PC+运动控制器模式,与国外专用控制系统相比性能落后,因此本课题组开发了一种基于SoC（System on Chip）的新型齿轮测量机的测控系统。为发挥SoC新型测控系统集成度高、处理速度快、延迟低及功耗小的性能,本文设计了新的测控系统。围绕SoC核心板设计了不同类型测头、光栅
【基金项目】
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陕西省“智能制造”科技重大专项——“高精度复杂刀具复合加工装备研制及应用（2019zdzx01-02-02）”；
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齿轮测量机由机械系统部分、控制系统与软件组成,其中控制系统对其性能与功能有着决定性影响。目前国内的齿轮测量机控制系统均采用PC+运动控制器模式,与国外专用控制系统相比性能落后,因此本课题组开发了一种基于SoC（System on Chip）的新型齿轮测量机的测控系统。为发挥SoC新型测控系统集成度高、处理速度快、延迟低及功耗小的性能,本文设计了新的测控系统。围绕SoC核心板设计了不同类型测头、光栅传感器等输入信号与电机驱动器、信号指示灯等输出信号,优化了光栅信号、及电源地线等电路。使原有各电路板逻辑移入SoC的FPGA模块;在FPGA中设计了数字测头模块,实现了多种测头数据采集功能集成与切换功能,解决了原测控系统硬件板卡选择多、产品维护困难等问题。同时将齿轮测量中心面向硬件的动态链接库划分为两部分,在HPS部分中加入了多测头切换、读取各类测头与速度、加速度信息指令,对PC端与HPS端的硬件函数库完成了功能划分,优化了硬件函数库中函数的兼容性。用所设计的测控系统对测头与光栅数据采集后,进行频谱分析,确定了测头高斯滤波与四阶均值滤波参数的选取,并在FPGA中实现了变截止频率滤波模块设计;通过分析上位机采样周期,确定了光栅速度与加速度模块的计算周期,采用M值算法在FPGA完成速度与加速度模块设计。最后,通过理论分析与上机试验验证:文中所设计的基于SoC新型测控系统的数据采集模块,达到了增强齿轮测控系统通用性与兼容性,提高SoC新型测量机测量速度与数据可靠性的目的。
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