[實用新型]高精度光柵測量裝置

無效

• 申請號: 00220656.0
• 申請日: 2000-06-13
• 公開（公告）號: CN2423564Y
• 公開（公告）日: 2001-03-14
• 發明（設計）人: 朱慶保;徐衛軍
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G01B11/26
• 分類號: G01B11/26;G01B11/04
• 代理公司: 南京師范大學專利事務所
• 代理人: 王東升

本實用新型是一種能夠測量角度或位移量的光柵測量裝置，屬于自動測量儀器的技術領域。

光柵技術已廣泛用于數控加工設備和測控儀器中，用于自動測量位移測角，以實現加工自動化、測量數字化等等。因為光柵本身的分辨率較低(一般位移的分辨率為10μm，角度為1度)為了滿足實用要求，得到較高的分辨率，傳統方法是用硬件細分電路將光柵信號進一步細分，但其細分數做不高(做到40細分難度就很大)、電路復雜、頻響低、易引入干擾、溫漂大及可靠性低等，難以實現高精度測量。近年，也有人提出了軟件細分法，但這種方法是用查表的方法，對硬件精度要求苛刻，制作表格需要大量的樣本，難度大且復雜，精度受限。為了滿足一些高精度測量的需要，國外有的單位采取了在光柵上密集刻線的方法，這種方法需要高精度的、價格昂貴的刻線設備，且合格率低，成本很高，其產品價格昂貴，其應用受限。

本實用新型的發明目的就是提供一種結構簡單、操作方便、可實現精密測量的高精度光柵測量裝置。

本實用新型的高精度光柵測量裝置由光柵傳感器電路、前置電路、多路開關、模數轉換電路、微機所組成，該5部分電路按順序依次串聯相接，微機的輸出端還分別與多路開關和模數轉換電路的輸入端相接。在運算放大器A₅與A₆反相輸入端之間接有一個可變電阻W₁，在運算放大器A₈與A₉的反相輸入端之間接有一個可變電阻W₂。前置電路的輸出端即運算放大器A₇、A₁₀的輸出端分別與多路開關的輸入端即集成電路U₂的“CH1、CH2”端相接。多路開關的另二個輸入端即集成電路U₂的“A₀、A₁”端，與微機對應的“A₀、A₁”端相接。

本實用新型的優點在于該裝置結構簡單，操作方便，測量精度高。通常在測量過程中如果僅通過記錄莫爾條紋數(計數輸出信號的周期數)來測量光柵的位移，其分辨率僅為光柵的柵距，既使采用100線/mm的光柵，其分辨率也僅為10μm。這一分辨率是不能滿足大多數應用要求的。因此，為了得到比柵距更小的位移量，必須測量莫爾條紋移過的距離，也就是必須對輸出信號進行細分，通常采用內插法進行細分，即在莫爾條紋變化的一個周期內，給出N個計數脈沖，以減小脈沖當量(即每個脈沖所相當的位移量減小到原來的1/N，則分辨率提高N倍)，傳統的細分方法是用純硬件實現，存在上述若干缺點，因此，本實用新型的細分測量裝置可實現連續細分，使分辨率大大提高，硬件電路大大減化。從而使可靠性大大提高。

圖1是本實用新型信號處理部分的電路結構框圖。其中有光柵傳感器電路1、前置電路2、多路開關3、模數轉換電路4、微機5。

圖2是本實用新型的電原理圖。

本實用新型的實施例如下：

光柵傳感器電路1包括集成電路運算放大器A₁～A₄，前置電路2包括集成運算放大器A₅～A₁₀，多路開關3包括集成多路模擬開關電路U₂，其型號為“AD7501”，模數轉換電路4包括集成模數轉換器電路U₃，其型號為“AD574”，微機4采用單板機。