[发明专利]一种直线位移测量装置和方法

权利要求书

1.一种直线位移测量装置，其特征在于，包括：滑动导轨、与所述滑动导轨可滑动连接的读数头和固定在所述滑动导轨上位于所述读数头测量区域之间标尺光栅；

所述滑动导轨与所述标尺光栅延伸方向平行且与所述标尺光栅的编码标线面垂直；

所述读数头通过识别所述标尺光栅上的所述编码标线获取横向位移量X以及纵向位移变化量ΔY；

根据所述横向位移量X以及纵向位移变化量ΔY计算得到消除余弦误差后的测量位移量D；

所述读数头包括：横向传感器、与所述横向传感器垂直的纵向传感器、处理电路、平行光源和支架；

所述平行光源通过所述支架与所述处理电路连接；

所述横向传感器和所述纵向传感器位于所述处理电路的下侧面，与所述平行光源形成对射关系；

所述处理电路用于接收所述横向传感器与所述纵向传感器的图像数据进行细分运算、译码运算以及测量位移量D的计算；

所述支架与所述滑动导轨可滑动连接；

所述标尺光栅上包含有N条横向编码标线和两条相互平行的纵向识别标线；

所述横向编码标线是一组同轴等间距，沿所述标尺光栅延伸方向竖直排列的矩形透光标线，用于实现对横向位移量X的测量；

所述纵向识别标线平行于所述标尺光栅延伸方向且垂直于所述横向编码标线，用于实现对纵向位移变化量ΔY的测量。

2.根据权利要求1所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述横向编码标线包括宽标线和窄标线；所述宽标线代表编码元“1”，所述窄标线代表编码元“0”，按照伪随机序列编码的排列组合，实现绝对式编码。

3.根据权利要求2所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述宽标线的宽度不大于L/N；所述窄标线的宽度不大于L/2N，L为所述标尺光栅的横向测量长度。

4.根据权利要求3所述的直线位移测量装置，其特征在于，两个所述纵向识别标线的间隔中心与所述纵向传感器的中心重合，使其能够在纵向传感器上完整成像；两条所述纵向识别标线之间的间隔为M·L/N，M为不为零的整数。

5.根据权利要求4所述的直线位移测量装置，其特征在于，M＝4。

6.根据权利要求5所述的直线位移测量装置，其特征在于，所述纵向识别标线的宽度不大于1mm。

7.根据权利要求6所述的直线位移测量装置，其特征在于，还包括与所述读数头连接，将计算处理得到的所述测量位移量D进行输出的传输电缆。

8.一种直线位移测量方法，其特征在于，包括：

S1、识别利用如权利要求1-7中任意一项所述的直线位移测量装置采集到的宽标线和窄标线代表的编码值，得到所述横向位移量X的译码值A；

S2、以所述横向传感器的中心点为零点建立坐标系，获取所述横向位移量X的细分值B，由此得到所述横向位移量X；

S3、以纵向传感器的中心点为零点建立坐标系，获取纵向位移量Y，以此获取所述纵向位移变化量ΔY：

ΔY＝Y-Y₀ (1)

其中，Y₀为所述横向位移量X＝0时，计算得到的纵向位移；

S4、利用下式计算消除余弦误差后的测量位移量D：