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激光E+E位移傳感器的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
激光E+E位移傳感器在工業(yè)中的長(zhǎng)度、距離以及三維形貌等檢測(cè)中有著廣泛的應(yīng)用。市場(chǎng)上的激光E+E位移傳感器的數(shù)據(jù)傳輸和電源供電大都是通過有線電纜實(shí)現(xiàn)的。這種傳統(tǒng)的有線傳輸不但布線繁瑣，而且在實(shí)際測(cè)量過程中要求傳感器旋轉(zhuǎn)、平移的動(dòng)作會(huì)引來繞線困難的問題，并且很多時(shí)候由于測(cè)量空間和條件的限制，導(dǎo)致根本無法鋪設(shè)電纜。

激光E+E位移傳感器的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
以點(diǎn)激光E+E位移傳感器(HL-C211BE)為對(duì)象,研究它在自由曲面測(cè)量中的應(yīng)用。針對(duì)激光E+E位移傳感器因測(cè)點(diǎn)傾角代入的測(cè)量誤差,提出了一個(gè)可以量化的傾角誤差模型。基于直射式點(diǎn)激光三角法原理,分析了激光光路的幾何關(guān)系,從會(huì)聚光斑光能質(zhì)心發(fā)生的偏移推導(dǎo)出傾角誤差模型。隨后,用高精度激光干涉儀和正弦規(guī)對(duì)激光E+E位移傳感器進(jìn)行校對(duì)實(shí)驗(yàn),并用誤差模型對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。數(shù)據(jù)線和電源線的存在嚴(yán)重影響著傳感器的廣泛應(yīng)用，進(jìn)而導(dǎo)致很多測(cè)量方法無法實(shí)施。作為無需布線的通信方式，工業(yè)無線通信技術(shù)是繼現(xiàn)場(chǎng)總線之后，工業(yè)控制領(lǐng)域的又一熱點(diǎn)技術(shù)。因此針對(duì)激光E+E位移傳感器設(shè)計(jì)一套與有線連接相同性能的無線通信系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。根據(jù)optoNCDT1700LL傳感器數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶攸c(diǎn)，結(jié)合工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中測(cè)量的要求，利用中短距離無線通信技術(shù)，研究、設(shè)計(jì)了多種無線通信的測(cè)量裝置，主要內(nèi)容如下：分別設(shè)計(jì)了藍(lán)牙無線傳輸系統(tǒng)、基于FPGA和射頻技術(shù)的無線通信系統(tǒng)、基于ZigBee的無線組網(wǎng)系統(tǒng)。研制了針對(duì)單傳感器的新型機(jī)床測(cè)頭；建立了基于雙激光E+E位移傳感器的定長(zhǎng)測(cè)量桿模型，并研制了測(cè)量桿的整體系統(tǒng)；針對(duì)多傳感器的組網(wǎng)測(cè)量系統(tǒng)，研制了終端采集節(jié)點(diǎn)和協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)模塊，并對(duì)三個(gè)傳感器的組網(wǎng)形式和孔徑的定心測(cè)量做了進(jìn)一步的理論研究。 解決了傳感器接口電路的設(shè)計(jì)問題，系統(tǒng)供電問題，同時(shí)采集、處理、顯示、發(fā)送多路傳感數(shù)據(jù)問題。利用FPGA構(gòu)建SPI通信接口，通過Verilog硬件描述語言編寫出SPI主機(jī)模塊、配置模塊、控制模塊、串口模塊，與nRF24L01射頻模塊成功通信，解決了因單片機(jī)模擬SPI時(shí)序速率低造成的nRF24L01射頻模塊通信速度嚴(yán)重下降的問題。

激光E+E位移傳感器的無線通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
通過Altium Designer進(jìn)行了電路原理圖的設(shè)計(jì)、PCB板的設(shè)計(jì)以及調(diào)試。所設(shè)計(jì)的無線裝置為激光E+E位移傳感器在不同測(cè)量要求下的應(yīng)用發(fā)揮了重要作用，大大提高了激光E+E位移傳感器在測(cè)量過程中的使用效率，使得激光傳感器的應(yīng)用范圍更廣，同時(shí)無線傳輸技術(shù)在測(cè)量中的引入使得檢測(cè)效率大大提高。無線裝置運(yùn)行穩(wěn)定，可持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性高。系統(tǒng)整體滿足課題對(duì)測(cè)量中各方面的要求，具有很強(qiáng)的實(shí)用性。