[发明专利]绝对位移测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种绝对位移测量装置，用于测量长度的精确测量仪器。

背景技术

光栅位移传感器是现代位移测量系统普遍采用的位置读出装置，以角度和长度测量装置的形式广泛使用在机床工业及其它加工、操纵和试验系统中，其性能影响到机械加工的质量。

目前，公知的用来精密测量物体的移动位移的工具的光栅尺主要包括增量式和绝对式两种。其中绝对式光栅尺逐渐得到较大的应用，其主要优点就是不需要寻找参考原点，可以在断电以后，任何给电时对位置进行测量，这对于回零操作比较困难的系统特别有用，因此，其在高档数控机床上有很广泛的应用前景。

一般绝对位移测量装置有两轨道和三轨道两种，这两种都是利用绝对码道产生绝对位置信息，增量码道产生高细分相对位置信息，两轨道的绝对式光栅尺的绝对码道还用于产生参考位置信息，用于确定处于哪一个增量周期。而三码道的绝对式光栅尺通过增加一个码道来完成这个功能。但是这些光栅尺都需要专门定制的感光器件，像元尺寸都很小，积分效应不够，从而像元本身的抗污染能力不强，而且光栅尺的速度也受到探测器响应频率的严格限制，如果能够设计出不需要小像元的光栅尺，那么对于提高测量速度和可靠性方面都是有利的。

发明内容

本发明为解决现有的绝对位移测量装置中器件定制成本高，信号处理难度较大的问题，提供一种绝对位移测量装置。

绝对位移测量装置，该装置包括光源、光学系统、标准光栅、扫描掩膜、光电探测器和信号处理电路，所述标准光栅包括绝对码道、增量码道和n条参考码道；且绝对码道、增量码道和n条参考码道相互平行排列，所述绝对码道上包含绝对位置信息的图案，增量码道包括按照第一增量周期沿测量方向排列的第一明暗条纹，每条参考码道包括按照一种增量周期沿测量方向排列的明暗条纹，所述参考码道的周期比增量码道的周期长；n为正整数，且n大于等于2；

所述光源发出光线经光学系统转换为准直入射光线，所述准直入射光线通过标准光栅反射或透射至扫描掩膜后被光电探测器接收，所述光电探测器接收经标准光栅上的绝对码道、n条参考码道和增量码道后分别形成绝对位置信号、n条参考位置信号和细分信号并输出至信号处理电路进行处理，所述信号处理电路输出精确的绝对位置信号。

本发明的有益效果：本发明所述的绝对位移测量装置不需要小于1000微米的感光像元，能够有效的增强探测器单元的积分效应，从而有利于进一步提高抗污染能力，通过增加的码道可以改变系统读数的分辨率，从而可以有效的提高位移测量的速度和加速度性能，而且扫描掩膜与标准光栅配合对入射光进行光栅过滤处理，得到两路分别代表完全透光区域和完全不透光区域的信号，确定了参考位置信号，解决了绝对位置粗读数与细分读数的问题；且上述设置确定的参考位置信号为一光学平均信号，无需再进行电子平均，不仅具有抗污染能力，而且简化了读数电路。

附图说明

图1为本发明所述的绝对位移测量装置的光学结构示意图；

图2为本发明所述的绝对位移测量装置中信号处理电路的工作原理图；

图3为本发明所述的绝对位移测量装置中标准光栅的示意图；

图4为具体实施方式二中的标准光栅的结构示意图；

图5为本发明所述的绝对位移测量装置读取的绝对位置信号的示意图；

图6为本发明所述的绝对位移测量装置中扫描掩膜的示意图；

图7为本发明所述的绝对位移测量装置中光电探测器的示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1和图2说明本实施方式，绝对位移测量装置，该装置包括绝对位移测量装置，该装置包括光源1、光学系统2、标准光栅3、扫描掩膜4、光电探测器5和信号处理电路6，所述标准光栅3包括绝对码道3-1、增量码道3-2和n条参考码道3-3；且绝对码道3-1、增量码道3-2和n条参考码道3-3相互平行排列，所述绝对码道3-1上包含绝对位置信息的图案，增量码道3-2包括按照第一增量周期沿测量方向排列的第一明暗条纹，每条参考码道3-3包括按照一种增量周期沿测量方向排列的明暗条纹，所述参考码道3-3的周期比增量码道3-2的周期长；n为正整数，且n大于等于2；