[发明专利]光栅尺读数头、光栅尺接头及光栅尺位移传感器

说明书

本发明实施例公开了一种光栅尺读数头、光栅尺接头及光栅尺位移传感器。其中，光栅尺读数头包括微处理器、分别与微处理器相连、且沿光栅尺移动方向设置的第一读数传感器和第二读数传感器。微处理器当根据第一读数传感器、第二读数传感器读取的光栅尺移动位移值判定当前光栅尺位移值需要进行缺口补偿，根据第一读数传感器、第二读数传感器读取的光栅尺移动位移值和光栅尺移动方向计算光栅尺的实际移动位移值，应用于多个标尺光栅拼接为光栅尺主体、且各标尺光栅相接处的缺口的长度值大于光栅刻线间距的两倍的光栅尺位移传感器中，提高了光栅尺位移传感器位移测量的精度，有利于实现通过增长标尺光栅长度以增大光栅尺位移传感器的测量范围。

技术领域

本发明实施例涉及位置测量技术领域，特别是涉及一种光栅尺读数头、光栅尺接头及光栅尺位移传感器。

背景技术

随着光学技术的快速发展，光学测量技术也得到了相应的发展，光栅尺位移传感器，简称光栅尺，广泛应用于数控机床的闭环伺服系统的机械角位移或直线位移的测量中。

光栅尺位移传感器为利用光栅光学原理工作的精密测量反馈装置，包括标尺光栅和光栅读数头，通常标尺光栅固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。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。由于绝对式光栅尺不需要寻找参考原点，在断电后，任何重新给电时皆可对位置进行测量，无需进行归零；且测量精度高、抗干扰能力强、稳定性高、绝对编码范围大，可测量较大量程的线性位移，还可以进行非线性修正，所以绝对式光栅尺作为位置测量工具在工业中的应用越来越广。

光栅尺位移传感器读数的基本原理为：光源出射光线经会聚透镜照射到由标尺光栅构成的光栅尺主体上，标尺光栅相对指示光栅的位移通过光敏元件转换成数字信息号进行后处理，标尺光栅外各部件组合在一起构成一个整体，称为光栅尺读数头。光栅读数头利用光栅原理把输入的位移量转换成相应的电信号。指示光栅比标尺光栅短得多，标尺光栅的长度决定了测量范围。在工作时，光栅尺的标尺光栅和读数头分别被固定在两个相对运动的机械部件上，机械部件运动时带动标尺光栅和读数头做相对直线运动，两条光栅由于光照的干涉和衍射产生莫尔条纹，莫尔条纹通过光敏元件转化成正弦变化的电信号。经过数据电路处理后得到相对位置信息。

由于光栅尺位移传感器的制作工艺复杂且生产成本较高，一般传统的光栅尺位移传感器中的标尺光栅为一条整条光栅，但是，实际生产中技术的制约使得刻划的标尺光栅长度不理想。由于标尺光栅的长度决定了测量范围，所以增长标尺光栅的长度可以直接扩大光栅尺的测量范围。在多根标尺光栅拼接为长尺，相邻标尺光栅并不能实现无缝对接，而相关技术在测量移动位移值时忽略相邻标尺光栅缺口处的长度信息，导致测量得到的位移值误差较大，难以满足位移测量的高精度需求。

发明内容

本公开实施例提供了一种光栅尺读数头、光栅尺接头及光栅尺位移传感器，提高了光栅尺位移传感器位移测量的精度，有利于实现通过增长标尺光栅长度以增大光栅尺位移传感器的测量范围。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种光栅尺读数头，应用于多个标尺光栅拼接为光栅尺主体的光栅尺位移传感器，且各标尺光栅相接处的缺口的长度值大于光栅刻线间距的两倍；包括微处理器、分别与所述微处理器相连的第一读数传感器和第二读数传感器；所述第一读数传感器和所述第二读数传感器沿所述光栅尺移动方向设置；

其中，所述微处理器用于当根据所述第一读数传感器、所述第二读数传感器读取的光栅尺移动位移值判定当前光栅尺位移值需要进行缺口补偿，根据所述第一读数传感器、所述第二读数传感器读取的光栅尺移动位移值和所述光栅尺移动方向计算所述光栅尺的实际移动位移值。

可选的，所述微处理器用于当根据所述第一读数传感器、所述第二读数传感器读取的光栅尺移动位移值判定当前光栅尺位移值需要进行缺口补偿包括：