[发明专利]绝对式光栅尺、其主光栅及其测量方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及测量领域，尤其涉及绝对式光栅尺、其主光栅及其测量方法。

【背景技术】

光栅尺的测距原理是利用参考光栅和测量光栅的±1级衍射光形成干涉条纹，当读数头沿测量光栅长度方向发生位移时，通过计数干涉条纹移动个数来解算增量位移，海德汉公司的光栅尺具有两种码道：增量码道和参考码道，这两种码道在空间上是分开的，即光栅尺中上面一条是参考码道，下面一条是增量码道，参考码道上设置有若干组参考编码，每次工作时，读数头只需移动很小一段距离便可找到开机所在的绝对位置。但是这种绝对式光栅尺目前只限于一维测距情形，这种结构的参考码道和增量码道不能够扩展至二维测距。

【发明内容】

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种新的绝对式光栅尺其主光栅及其测量方法。

一种绝对式光栅尺的主光栅，所述主光栅上分布有若干个参考编码，任意相邻的两个参考编码之间的距离与其余任意相邻的两个参考编码之间的距离不相同。

一种绝对式光栅尺，包括主光栅和读数头部件，所述读数头部件包括增量位移测量单元，所述读数头部件还包括第一分光镜、掩膜板和参考位置光电探测器，所述主光栅上分布有若干个参考编码，任意相邻的两个参考编码之间的距离与其余任意相邻的两个参考编码之间的距离不相同，所述第一分光镜用于将光源的光分成射向主光栅的光束和射向增量位移测量单元的光束，所述射向主光栅的光束经过所述掩膜板到达所述主光栅并被反射后，再次经过所述掩膜板后被所述参考位置光电探测器接收，所述掩膜板上设有与所述主光栅上的参考编码相对应的参考编码。

所述掩膜板上的参考编码与所述主光栅上的参考编码相同。

所述主光栅上的光栅栅距小于所述主光栅上的参考编码的线宽。

所述主光栅和参考光栅为反射式光栅。

所述掩膜板上的参考编码上分布有透光区域和不透光区域，所述掩膜板上除所述参考编码以外的区域为不透光区域。

一种采用所述绝对式光栅尺的测量方法，包括如下步骤：

S1、移动所述读数头部件，所述增量位移测量单元测量所述读数头部件从初始位置开始的相对所述主光栅移动的第一位移；

S2、当所述参考位置光电探测器检测到第一光脉冲时，记录所述读数头部件位于第一位置，当所述参考位置光电探测器检测到第二光脉冲时，记录所述读数头部件位于第二位置，所述增量位移测量单元计算所述读数头部件从所述第一位置到所述第二位置的相对于所述主光栅移动的第二位移；

S3、计算所述第一位移与第二位移的差，根据所述差对照主光栅上的相邻的两个参考编码之间的距离；

S4、确定所述读数头部件的初始位置的绝对位置。

本发明的有益效果是：

将参考码道与增量码道在空间上重合在一起，即将主光栅上的参考编码按照距离编码的设计分布在增量码道中，由于光栅周期远小于主光栅上的参考编码的线宽，因此在此增量码道上我们既能实现增量位移的测量，又能实现参考位置的判读，从而实现绝对位置的测量。目前，在一维光栅尺上已经实现将参考码道与增量码道的结合，在读数头部件中，由能量分光镜将激光二极管的发出的光分为两束，一束专门用来判读参考信号，另外一束专门用来测量增量位移。这就为绝对式光栅尺测距扩展到二维时的情形提供了可能。

【附图说明】

图1是本发明一种实施例的绝对式光栅尺的原理框图。

图2a是本发明一种实施例的主光栅的增量码道及其参考编码。

图2b是图2中的局部放大示意图。

图3是本发明一种实施例的读数头中掩膜板上的参考编码。

图4是本发明一种实施例的参考脉冲信号。

【具体实施方式】

以下对发明的较佳实施例作进一步详细说明。

图1所示，一种实施例的绝对式光栅尺，包括主光栅15和读数头部件，所述读数头部件包括增量位移测量单元23和参考位置测量单元22，其中，参考位置测量单元22包括第一分光镜12、掩膜板13和参考位置光电探测器14，所述主光栅15上分布有若干个参考编码2。

所述第一分光镜12将光源11(例如激光二极管)的光分成两束激光：一束是射向主光栅的光束，另一束是射向增量位移测量单元23的光束，用于测量读数头相对于主光栅15移动的增量位移。所述射向主光栅的光束经过所述掩膜板13到达所述主光栅15，并被主光栅15反射后，再次经过所述掩膜板13后，透过第一分光镜12被所述参考位置光电探测器14接收。