[发明专利]一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置，用于准确测量光栅尺的热膨胀系数。

背景技术

光栅尺(也称光栅线位移传感器)是现代位移测量系统普遍采用的位置读出装置，从结构上分为敞开式和封闭式，从材料上分包括钢带光栅尺和玻璃光栅尺，从功能上来分包括增量式光栅尺和绝对式光栅尺，这些类型的光栅尺广泛使用在机床工业及其它加工、操纵和试验系统中，由于加工环境复杂多样，温度差异大，加工时产生温度的局部不均匀等，都存在热膨胀效应，如果没有对热膨胀进行补偿，加工精度将受到较大的影响。

对热膨胀进行补偿，首先要知道光栅尺的热膨胀系数，通过热膨胀系数就可以对光栅尺读数进行修正。

典型的热膨胀系数的测量包括光杠杆测金属线膨胀系数，现在应用比较广泛的是恒温箱中干涉法测量热膨胀系数。但是这些测量方法主要是都是针对特定的材料，而且往往针对的是一种物质，而光栅尺则往往是多种物质的复合体，比如封闭式玻璃光栅尺是玻璃粘贴到金属尺壳的复合体，其热膨胀系数不再是单一化学成分时的热膨胀系数，而是多种材料相互影响的结果，其次，光栅尺整体形状不规则，玻璃主尺在尺壳内部，要检测光栅尺中玻璃的热膨胀系数用通常的方法有较大难度，甚至不适用。如果能利用光栅尺本身特征和读数，结合激光干涉仪检测热膨胀系数，那么不仅结构简单，操作方便，而且结果可靠。

发明内容

本发明为解决现有光栅测量技术中出现的热膨胀的问题，提供可靠的热膨胀补偿系数，提供一种基于光栅尺产品的用于检测光栅尺热膨胀系数的装置。

一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置，包括封闭式箱体，所述箱用于恒定箱体内空气温度的恒温装置，用于测量待测光栅尺读数头位置的标准测长装置，用于测量待测光栅尺的主尺材料温度的第二温度测量元件以及信号处理装置；其特征是，将待测光栅尺读数相同的点定位主尺上不同温度的同一待测点；标准测长装置测量待测光栅尺上不同待测点间的距离，所述信号处理装置根据在不同的温度点上，标准测长装置测量的测量点之间的距离和该距离在不同温度下的变化量计算该两个测量点之间光栅尺段的热膨胀系数。

本发明的有益效果：本发明所述的装置的构造和测量方法专门针对光栅尺复合材料的特点，利用光栅尺读数本身的定位功能，有效的解决了热膨胀测量技术中关键的两端定位问题，配合标准测长装置，利用多点测量，不仅能测量光栅尺的热膨胀系数，而且能够得到热膨胀系数在光栅尺上的变化。

附图说明

图1为本发明所述的一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置的结构示意图；

图2为本发明所述的一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置中信号连接示意图；

图3为采用本发明所述的一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置的操作流程框图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图3说明本实施方式，一种用于检测光栅尺热膨胀系数的装置，包括，一检测装置箱体1，作为整个装置的封闭箱体；一恒温装置2，用于恒定检测装置箱体1内部的空气温度，该恒温装置进一步包括第一温度测量元件2-2，用于测量该测量箱体内部的空气温度，一温度控制元件2-1，根据第一温度测量元件的读数，对该检测装置箱体进行加温或者制冷；一标准测长装置3，测量待测光栅尺5读数头位置；一光栅尺固定装置6，用于固定待检测光栅尺5；固定在工作台7上；一第二温度测量元件，用于测量待测光栅尺主尺的材料温度；一信号处理装置，用于处理来自待检测光栅尺5、标准侧长装置3、温度测量元件的信号并得到热膨胀系数值；把待检测光栅尺5读数相同的点定位待检测光栅尺主尺5-1上不同温度下的同一待测点，标准测长装置3测量待测光栅尺5上不同待测点间的距离，第二温度测量元件4测量待测光栅尺主尺5-1的材料温度，信号处理装置9根据在不同的温度点上，标准测长装置3测量的测量点之间的距离和该距离在不同温度下的变化量计算该两个测量点之间光栅段的热膨胀系数。

本实施方式所述的待测光栅尺为绝对式光栅尺，或者为带参考标记的增量式光栅尺。所述的标准测长装置3可以是具有温度补偿功能的激光干涉仪或者光栅尺。所述的待测光栅尺可以是反射式的或者透射式的。