[发明专利]几何精密测量控制器

权利要求书

1.一种几何精密测量控制器，其特征在于：包括坐标测量机控制系统，在坐标测量机控制系统上通信连接有探测系统模块以及机械系统；所述坐标测量机控制系统包括DSP数控系统以及双FPGA并行逻辑系统；所述探测系统模块包括测头以及控制测头的测头控制器；坐标测量机控制系统读取空间坐标值，控制探测系统模块对测头信号进行实时响应与处理，控制机械系统实现测量所必须的运动，实时监控坐标测量机的状态以保障整个系统的安全性和可靠性，对坐标测量机进行几何误差与温度误差补偿以提高坐标测量机的测量精度。

2.根据权利要求1所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述坐标测量机控制系统包括DSP、与DSP通信连接的第一FPGA和第二FPGA以及分别于DSP及第二FPGA通信连接的SRAM，所述第一FPGA将测头触发信号传给第二FPGA；所述第一FPGA包括双口RAM、测头信号处理模块、DA转换接口、I/O接口以及通讯接口；所述第二FPGA包括译码模块、精插补器、测速机信号处理模块以及光栅尺信号处理模块。

3.根据权利要求2所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述测头信号处理模块上通讯连接有差分接收模块，所述I/O接口上通信连接有光耦隔离模块，所述通讯接口上接有操作手柄。

4.根据权利要求2所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述双口RAM通过总线接口与PC机连接。

5.根据权利要求2所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述精插补器上通信接有DA转换及功率放大模块，所述测速机信号处理模块以及光栅尺信号处理模块上均接有差分电路。

6.根据权利要求1所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述机械系统包括X、Y、Z三个轴，每个轴上均设有光栅、温度传感器、限位开关、电机以及码盘。

7.根据权利要求1所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述机械系统还包括第四轴—回转轴C轴，实现四轴联通控制。

8.根据权利要求2所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述DSP数字信号处理完成以下数据运算和实时控制功能：

运动控制功能：复杂运动轨迹规划与多轴协调控制、位置控制、实时插补运算、伺服控制滤波完成测量误差补偿；

触发测量信号处理功能：测头被触发时，接收FPGA锁存此刻的三轴光栅读数，并进行误差补偿计算；

扫描测量控制功能：处理扫描测头采集的数据，并控制测量机按照零件表面形状，保持扫描接触的方式运动；

通信功能：通过FPGA内部的双端RAM实现与上位机的数据实时交换与通讯、控制指令的发送和加工状态的反馈；

速度控制功能：利用加减速算法，实现系统的平稳运动；

参数设置功能：允许用户对控制系统的各运动参数进行实时调整与修改；

辅助功能：接收FPGA的通用I/O离散量信号。

9.根据权利要求2所述一种几何精密测量控制器，其特征在于：所述FPGA实现多路信号并行处理：

DSP发送的插补信号经处理后输出电机驱动器产生脉冲驱动信号各轴电机；接收电机产生的差分反馈的测速机信号进行处理，发送给DSP形成闭环控制；接收光栅位移传感器信号并记录实时位置，有触发信号时进行光栅数据锁存；接收测头信号并实时处理，达到触发条件时，发送给DSP进行相关测量操作；接收操作手柄信号进行处理并发送给DSP进行手动控制测量；通过双端口RAM实现DSP数字信号处理模块与上位机的实时通讯；接收经光耦隔离的离散I/O信号输出到DSP进行处理。