杨洪涛，范禄源，胡 毅

(1.安徽理工大学机械工程学院，安徽淮南 232001；2.合肥工业大学仪器科学与光电工程学院，安徽合肥 230009)

0 引言

自驱动关节臂坐标测量机是参考传统关节臂测量机结构，加上6个伺服电机和伺服驱动器、高精度光电编码器组成的闭环控制系统，可以实现自动定位和测量[1-4]。为了实现测量机高精度定位测量，需实现电机闭环控制系统的精确控制和6个关节角度的高精度测量，这就要求对控制系统关键组成部分(光电编码器)实现高精度实时测量。目前国内外对于光电编码器的测量主要采用单片机、DSP加A/D芯片方法，可以实现对光电编码器的角度测量，但受限于A/D芯片自身精度，现有系统测量精度、实时性、抗干扰性无法满足自驱动关节臂坐标测量机的要求[5-6]。本文设计了一种基于FPGA组合设计方法的光电编码器角度实时测量系统，可以实现对增量式光电编码器输出信号的抗扰动、四倍频辨相计数、数据传输等功能。

1 系统总体设计

自驱动关节臂坐标测量机整体结构如图1所示。测量机根据上位机的输入指令，结合路径规划算法，驱动6个电机转动，同时将光电编码器输出信号实时反馈至电机驱动器中，不断修正电机控制参数，通过测头触发信号的反馈，将当前的光电编码器角度带入运动学正解中求出被测点的空间位置，实现测量机精确定位和测量。由自驱动关节臂坐标测量机工作原理可知，光电编码器用于实时修正电机控制参数和6个关节角度的高精度测量，因此保证光电编码器角度测量系统的实时性和精确性是实现自驱动关节臂坐标测量机高精度定位测量的基础。……