光栅印制机设计与实现

论文摘要

光栅是一种高精度定位检测器件，在工业领域中应用非常广泛。根据“十·五”期间，我校承担的大幅面喷墨绘图机喷墨定位检测技术的需要，选用180dpi～360dpi透射光栅作为喷墨定位检测器件。 透射光栅图形主要由全息光刻产生，但由于受光栅生产设备的限制，使得生产的光栅长度有限，因此，提出分段曝光、连续印制的思想生产光栅，以使光栅的长度不受限制。曝光时，用电机控制装有母光栅的模板压下，利用拉伸辊、真空泵和负压腔等使光栅白坯平展无气泡，采用单片机内部定时器进行计时控制，使曝光时间更精确，保证曝光质量；连续印制过程中，用单片机实现伺服电机的位置闭环控制系统完成光栅胶片位移控制，机械方面采用传动轴变比连接、电气设计采用脉冲倍频电路、软件设计选用PID算法等措施保证胶片位移精度满足设计要求。另外，直观的操作面板设计可以使用户方便的对光栅长度和曝光时间等参数进行设定。 光栅码盘是绘图机使用的又一定位检测器件，圆形光栅根据定位标记安装在码盘底盘上构成光栅码盘，码盘安装合格是保证光码盘质量的前提。采用单片机实现伺服电机的位置闭环控制系统控制被测光码盘旋转一定角度，对被测码盘输出的脉冲数进行排序，根据排序规律就可以判断光栅码盘安装是否合格。 实验证明，光栅印制机可以完成180dpi～360dpi条形光栅和圆形光栅的自动生产，光栅码盘安装精度测试仪能够完成180dpi～360dpi光栅码盘安装精度测试。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 光栅测量技术发展回顾
• 1.2 透射式光栅印制机研制的必要性
• 1.3 本论文的工作及现实意义
• 第二章 透射式光栅印制机的总体设计
• 2.1 设计要求
• 2.2 设计思想
• 2.3 总体设计方案
• 2.3.1 机械部分总体设计
• 2.3.2 电气硬件总体设计
• 2.3.3 控制软件总体设计
• 2.4 操作面板设计
• 2.4.1 面板开关及参数设定电路设计
• 2.4.2 数码管显示电路
• 2.4.3 参数设定部分软件设计
• 2.5 模板升降控制
• 2.5.1 模板升降电路
• 2.5.2 模板控制软件设计
• 2.6 曝光控制设计
• 2.6.1 曝光控制硬件电路
• 2.6.2 曝光软件构成
• 2.7 本章小结
• 第三章 光栅印制机关键技术研究与实现
• 3.1 关键技术分析
• 3.2 光栅胶片位移控制机械结构
• 3.3 光栅胶片位移控制硬件设计
• 3.3.1 伺服电机驱动电路
• 3.3.2 时序产生电路
• 3.3.3 四倍频电路
• 3.3.4 计数器电路
• 3.4 光栅胶片位移控制软件设计
• 3.4.1 PID控制程序设计
• 3.4.2 SCP速度曲线生成
• 3.4.3 胶片位移控制子程序
• 3.5 实验分析
• 3.5.1 单项位移实验
• 3.5.2 综合实验测试
• 3.6 本章小结
• 第四章 光码盘安装精度测试仪的设计
• 4.1 光码盘安装偏心分析
• 4.2 光栅码盘安装精度测试仪的设计
• 4.2.1 光栅码盘安装精度测试仪机械结构
• 4.2.2 光栅码盘安装精度测试仪电气结构
• 4.2.3 光栅码盘安装精度测试仪软件设计
• 4.3 本章小结
• 第五章 光栅印制机CPLD设计
• 5.1 CPLD实现的电路功能
• 5.1.1 光栅机CPLD功能模块一
• 5.1.2 光栅机CPLD功能模块二
• 5.1.3 光码盘安装精度测试仪CPLD功能模块
• 5.2 CPLD功能模块的实现
• 5.3 本章小结
• 第六章 光栅印制机可靠性技术实现
• 6.1 硬件可靠性设计
• 6.1.1 抑制电源干扰的措施
• 6.1.2 印刷电路板的抗干扰设计
• 6.2 软件可靠性设计
• 6.2.1 程序运行失常的对策
• 6.2.2 软件中的抗干扰措施
• 6.3 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在读研期间的研究成果
• 附录A 光栅印制机操作面板显示电路原理图
• 附录B 光栅印制机电路原理图
• 附录C 光栅码盘安装精度测试仪电路原理图