[发明专利]一种绝对式光栅尺参考位置测量方法及系统

权利要求书

1.一种绝对式光栅尺参考位置测量方法，其特征在于，包括：

在测量光栅中设置增量码道、零位编码，并在读数头中设置参考位置测量单元、增量位移测量单元；

对所述零位编码进行距离编码设计，根据相邻零位编码之间的距离得到所述零位编码的绝对位置信息；

利用所述参考位置测量单元检测零位脉冲信号；

利用所述增量位移测量单元检测增量位移信号；

所述参考位置测量单元包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、掩膜板和第一探测器，将所述第二分光棱镜设置于所述第一分光棱镜与所述掩膜板之间；

其中，当读数头与所述测量光栅发生相对位移时，利用所述增量位移测量单元、所述参考位置测量单元分别对所述增量位移信号和所述零位脉冲信号进行同步采集；

截取所述零位脉冲信号最低点附近的信号进行拟合，取所述拟合信号最低点作为零位脉冲尖端点；

使所述读数头经过整个测量光栅，记录每个零位脉冲信号的每个脉冲尖端点处对应的增量信号的相位，多次重复测量，在所述测量光栅参考码道的每个零位编码处得到一个数据样本，其分布范围为半个增量信号周期，取其算数平均值作为所述每个零位编码在所述测量光栅中的增量码道的相位标记点，每个零位编码都有一个相位标记点；

根据所述零位脉冲信号确定的相邻零位脉冲尖端点，得到所述零位编码的零位参考点的绝对位置信息，并以所述脉冲尖端点为中心在对应的增量信号中利用标记相位点寻找绝对位置点，根据所述绝对位置信息和所述绝对位置点计算出所述的读数头当前的绝对位置。

2.根据权利要求1所述的绝对式光栅尺参考位置测量方法，其特征在于，所述的绝对位置点确定方式为：将所述相邻零位脉冲尖端点间的增量信号的位移对照所述零位编码的编码距离将所述的绝对位置点初步确定在增量信号半个周期以内；然后在所述脉冲尖端点为中心的半个增量信号周期内，通过增量相位寻找所述增量信号周期内标记相位点。

3.一种绝对式光栅尺参考位置测量系统，其特征在于，其包括：测量光栅和读数头部件，所述读数头部件包括增量位移测量单元和参考位置测量单元；

参考位置测量单元包括第一分光棱镜、第二分光棱镜、掩膜板和第一探测器；

所述测量光栅上分布有增量码道、零位编码；

所述掩膜板上设有参考编码，其中参考编码与零位编码相对应；

所述第二分光棱镜设置于所述第一分光棱镜与所述掩膜板之间，所述第一探测器用于接收所述第二分光棱镜所反射的光束；

其中，当读数头与所述测量光栅发生相对位移时，利用所述增量位移测量单元、所述参考位置测量单元分别对增量位移信号和零位脉冲信号进行同步采集；

截取所述零位脉冲信号最低点附近的信号进行拟合，取所述拟合信号最低点作为零位脉冲尖端点；

使所述读数头经过整个测量光栅，记录每个零位脉冲信号的每个脉冲尖端点处对应的增量信号的相位，多次重复测量，在所述测量光栅参考码道的每个零位编码处得到一个数据样本，其分布范围为半个增量信号周期，取其算数平均值作为所述每个零位编码在所述测量光栅中的增量码道的相位标记点，每个零位编码都有一个相位标记点；

其中，对所述零位编码进行距离编码设计，根据相邻零位编码之间的距离得到所述零位编码的绝对位置信息；

利用所述参考位置测量单元检测零位脉冲信号；

利用所述增量位移测量单元检测增量位移信号；

根据所述零位脉冲信号确定的相邻零位脉冲尖端点，得到所述零位编码的零位参考点的绝对位置信息，并以所述脉冲尖端点为中心在对应的增量信号中利用标记相位点寻找绝对位置点，根据所述绝对位置信息和所述绝对位置点计算出所述的读数头当前的绝对位置。

4.根据权利要求3所述的绝对式光栅尺参考位置测量系统，其特征在于，所述增量位移测量单元包括第三分光棱镜、第一反射镜、第二反射镜、参考光栅、第二探测器、第三探测器。

5.根据权利要求4所述的绝对式光栅尺参考位置测量系统，其特征在于，所述测量光栅的增量码道的光栅栅线等间距分布，所述的测量光栅和所述参考光栅的衍射光干涉信号为周期正弦信号。