[发明专利]反射式位移测量装置

说明书

本发明提供一种反射式位移测量装置，包括：投影系统、指示光栅、反射标尺光栅和接收系统，投影系统发出的平行光入射到指示光栅，并经过指示光栅入射到反射标尺光栅的表面，再反射回指示光栅产生莫尔条纹投影到接收系统转换为电信号；指示光栅包括玻璃基材，在玻璃基材镀有吸光膜，在吸光膜上刻蚀有由振幅光栅和相位光栅组成的只拥有±1级衍射条纹的复振幅光栅。本发明提供的反射式位移测量装置能够在提高能使用率、降低光栅的制造难度的条件下获得理想的光强分布。

技术领域

本发明涉及编码器技术领域，特别涉及一种反射式位移测量装置。

背景技术

位移传感器作为位置检测的精密传感器，根据不同使用场景和技术要求具有不同的技术规格，其中分体反射式位移传感器，对于高精度高分辨率的使用场景下具有广泛的应用。用于读取光栅位置信息的位移传感器系统目前市场上主要有图像和投影两种形式。其中投影式主要代表有雷尼绍与海德汉两大类产品，雷尼绍的产品使用的投影和接收方式相对比较容易实现，但问题在于单位面积下光能使用率很低，需要更强的光照强度与更大的电子增益，使得系统的发热量很大，不适用于发散热要求高的高集成结构；海德汉使用的是双相位光栅投影结构，可以理想的光强分布，但光栅制造难度很大。

综上，急需一种高光能使用率且光栅制造难度低的高精度位移传感器系统。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种反射式位移测量装置，以降低光栅制造难度低，提高光能使用率。

为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：

本发明提供一种反射式位移测量装置，包括：投影系统、指示光栅、反射标尺光栅和接收系统，投影系统发出的平行光入射到指示光栅，并经过指示光栅入射到反射标尺光栅的表面，再反射回指示光栅产生莫尔条纹投影到接收系统转换为电信号；指示光栅包括玻璃基材，在玻璃基材镀有吸光膜，在吸光膜上刻蚀有由振幅光栅和相位光栅组成的只拥有±1级衍射条纹的复振幅光栅。

优选地，在吸光膜上刻蚀有贯穿其厚度且等间距排布的第一沟槽形成振幅光栅，在相间隔的第一沟槽内向玻璃基材刻蚀第二沟槽形成相位光栅；第二沟槽的宽度为第一沟槽两侧的吸光膜长度的二倍。

优选地，复振幅光栅的数量为至少两个，相邻两个复振幅光栅错位布置。

优选地，反射标尺光栅包括基底，基底按区域划分为增量区和零位编码区。

优选地，接收系统包括零位信号光电接收器阵列和位移信号光电接收器阵列；其中，零位信号光电接收器阵列包括交替排布的零位信号接收器，分别产生Z+信号与Z-信号；位移信号光电接收器阵列为至少一组且成排布置，每组包括四位移信号光电接收器，每组中的四个位移信号接收器分别产生A+信号、B+信号、A-信号和B-信号。

优选地，位移信号光电接收器阵列成两排且相对错位布置。

优选地，复振幅光栅的周期为Tz，反射标尺光栅的周期为Tb，位移信号光电接收器阵列的周期为Tg，则三者满足如下关系：

(m±n)×Tz＝m×Tb＝Tg，m和n为正整数，且m＞n。

优选地，在吸光膜上刻蚀有用于透过莫尔条纹的第一透光窗口，第一透光窗口的深度为吸光膜的厚度。

优选地，在吸光膜上还刻蚀有用于产生零位信号投影条纹的零位光栅。

优选地，在吸光膜上刻蚀有用于透过零位信号投影条纹的第二透光窗口。

本发明能够取得以下技术效果：

1、复振幅光栅能够获得想要的光强分布，有利于实现光调制的编码，并且复振幅光栅无需经历S_iO₂镀膜工序，可以降低制作难度。