[发明专利]光栅尺位置读取装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光栅尺位置读取装置，属于光电测量技术领域。

背景技术

光栅尺位置读取装置通过对光栅尺的莫尔信号进行计数、细分来完成位置信息读取，随后输出给后续电子设备。光栅尺及其位置读取装置通常应用在机械加工领域，用于提供直线位置信息。

现有光栅尺位置读取装置通常包括莫尔信号采集模块，计数模块、细分模块、计算模块、输出模块。其中莫尔信号采集模块用于将光栅尺输出的莫尔信号采集到位置读取装置；计数模块用于对莫尔信号进行计数，以获得光栅尺读数头与标尺光栅相对移动了多少个莫尔周期；细分模块用于对莫尔信号进行细分，以获得更高分辨率；计算模块将计数模块、细分模块得到的信息进行处理，得到位置信息；输出模块将计算模块得到的位置信息输出给数码显示管、液晶显示屏或是其他后续电子设备。

在机械加工环境中，光栅尺输出的莫尔信号容易受到电机等部件的瞬时脉冲干扰，从而导致位置读取装置发生错误，严重情况下可能导致加工失败。

发明内容

本发明提供一种光栅尺位置读取装置，包括莫尔信号采集模块，计数模块、细分模块、计算模块、检错/纠错模块、输出模块，其特征在于，莫尔信号采集模块，计数模块、细分模块、计算模块按照周期T对光栅尺的莫尔信号进行采集与处理，得到位置信息P，检错/纠错模块根据当下计算模块输出的位置信息Pi与过往计算模块输出的位置信息Pj之间的关系，判断当下计算模块输出位置信息Pi的可靠性。

所述的光栅尺位置读取装置，其特征在于，当下计算模块输出的位置信息Pi的可靠性判据是当下模块输出的位置信息Pi与上个周期计算模块输出的位置信息Pi-1差的绝对值小于等于特征值Δ，特征值Δ取值为光栅尺的最大允许运动速度与周期T的乘积。

所述的光栅尺位置读取装置，其特征在于，在判断当下计算模块输出的位置信息Pi不可靠的前提下，根据过往周期的位置信息拟合出当下位置信息的近似值Pi′。

所述的光栅尺位置读取装置，其特征在于，当下位置信息的近似值Pi′采用线性拟合的方法，即Pi′＝2×Pi-1-Pi-2，其中Pi-1、Pi-2是过往两个周期的位置信息。

本发明的有益效果在于：在通过莫尔信号获取位置信息的同时，对位置信息实时监测，当出现位置错误的时候，能够根据以往的位置信息计算出与正确位置信息误差较小的一个值，避免机械加工错误。

附图说明

图1是本发明的光栅尺位置读取装置实施例1的示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，对于本发明图1所示的光栅尺位置读取装置，其按照周期T来采集、处理光栅尺莫尔信号，以得到位置信息。其中莫尔信号采集模块(1)用于将光栅尺输出的莫尔信号采集到位置读取装置；计数模块(2)用于对莫尔信号进行计数，以获得光栅尺读数头与标尺光栅相对移动了多少个莫尔周期；细分模块(3)用于对莫尔信号进行细分，以获得更高分辨率；计算模块(4)将计数模块(2)、细分模块(3)得到的信息进行处理，得到位置信息P_i，其中i代表第i次读数；检错/纠错模块(5)对P_i进行检错、纠错，如果判断P_i正确，那么将P_i传递给输出模块(6)，如果判断Pi错误，那么检错/纠错模块(5)根据P_i-2、P_i-1；计算出P_i′，并将P_i′提供给输出模块(6)。

设定周期T＝1μs，即，每1μs内完成一次莫尔信号采集、计数、细分。在机械加工领域中，光栅尺的工作速度低于3m/s，加速度低于30m/s²，因此相邻两次光栅尺读数的位置差小于3μm。对于位置信息为P_i，其中i代表第i次读数，如果|P_i-P_i-1|＞3μm，那么P_i为错误的位置信息，可以通过输出模块(6)向后续电子设备报错，并计算P_i′＝2×P_i-1-P_i-2，将Pi′作为位置信息通过输出模块(6)输出给后续电子设备。

由于加速度低于30m/s²，那么P_i′的误差小于15×10^-6μm，对于机械加工而言，完全可以接受。