[發明專利]敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器

有效

• 申請號: 201010152935.3
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN102192761A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 許興智;陳永福;張一鋼;許殊罡;高峰;史淑華
• 申請（專利權）人: 廊坊開發區萊格光電儀器有限公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 北京中恒高博知識產權代理有限公司 11249
• 代理人: 夏晏平

1.一種敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，包括標尺光柵，以及配合設置在所述標尺光柵上方的光柵讀數頭構件組、激光限束光電掃描系統、以及電路處理與相位監測系統。

2.根據權利要求1所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述激光限束光電掃描系統包括光源、光學透鏡、小口徑光欄、指示光柵與光電接收器，其中：

所述光源發出的粗光束，經光學透鏡被會聚成細光束；所述細光束經小口徑光欄時，視場邊緣的光束被瀘掉，視場中心區域的光束通過小口徑光欄后，透過指示光柵，照射在標尺光柵的刻線面上產生反射，得到反射光束；所述反射光束再次透過指示光柵，被置于小口徑光欄下方的光電接收器所接收；

所述指示光柵與標尺光柵構成光柵副，當所述光柵副產生相對移動時，產生光柵莫爾條紋測量光信號；所述光電接收器接收光柵莫爾條紋測量光信號，并被轉換為光電測量信號。

3.根據權利要求2所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述光源的入射光束的主光軸，垂直于指示光柵的刻線面；所述光學透鏡位于光源的下方，所述小口徑光欄位于光源與光學透鏡的下方，并且，小口徑光欄的中軸線與光源的入射光束的主光軸重合；所述光電接收器與指示光柵，均位于小口徑光欄的下方，并且，指示光柵的刻線面與光源的入射光束的主光軸垂直。

4.根據權利要求3所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述光柵讀數頭構件組包括主體組件，以及可拆卸式設置在所述主體組件上方的上蓋組件。

5.根據權利要求4所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述主體組件包括主體、第三電路板與光源架，其中：

所述主體為內部豎直設有第一至三支撐件的空腔結構，主體的頂部開口、底部外側橫向開設有與指示光柵相匹配的矩形槽，指示光柵粘接在矩形槽中；

所述第三電路板水平設置在主體的左側內壁與右側內壁之間，第一至二支撐件分別與第三電路板可拆卸式連接；在所述第三電路板上，開設有多個小口徑光欄，在每個小口徑光欄的下方，均配合設置有光電接收器；

所述光源架為“T”型光源架，“T”型光源架的橫桿與主體的頂部平齊設置，豎桿與第三支撐件可拆卸式連接；在所述“T”型光源架上，設有多個鏡架，在每個鏡架上，均配合安裝有光學透鏡，每個光學透鏡與相應的小口徑光欄豎直對應設置。

6.根據權利要求5所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述上蓋組件包括上蓋、第一至二電路板、LED、導線與導向套，其中：

所述上蓋具有柱型空腔結構，第一電路板包括平行設置在上蓋的左側壁與右側壁之間、且可拆卸式連接的第一層板與第二層板，在第一層板與第二層板之間的縫隙中安裝有LED；在所述上蓋的右側壁，水平安裝有與第一至三電路板電連接的導線，靠近導線與上蓋的連接處、在導線外設有導向套；

靠近所述主體的頂部，與每個光學透鏡相配合，均設有光源；所述第二電路板包括多個支板，每個支板與相應的光源配合設置。

7.根據權利要求2-6中任一項所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述光源包括紅光半導體激光器、紫藍光半導體激光器與紫光半導體激光器中的任意一種，所述光學透鏡包括柱面鏡、球面鏡與非球面鏡中的任意一種，所述標尺光柵包括不銹鋼帶光柵尺、玻璃光柵尺、陶瓷光柵尺、鋼質光柵尺與石英光柵尺，所述光電接收器包括光電池、光電二極管與光電三極管，所述小口徑光欄的通光口徑的形狀包括矩形與圓形；

所述指示光柵包括透明玻璃基體，設在所述透明玻璃基體上表面的鉻層，以及設在所述鉻層上表面的零位與多個光柵窗口；其中，每個光柵窗口為矩形光柵窗口或“田”字型光柵窗口或“一”字型光柵窗口。

8.根據權利要求1所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述電路處理與相位監測系統包括：電路處理系統，以及與所述電路處理系統配合設置的光柵相位監測系統。

9.根據權利要求8所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述電路處理系統包括光電轉換單元、差分放大單元、接收處理單元、光柵相位監測電路與相位監測顯示單元，其中：所述光電轉換單元、差分放大單元與接收處理單元，依次信號連接；所述差分放大單元、光柵相位監測電路與相位監測顯示單元，依次信號連接。

10.根據權利要求8或9所述的敞開式激光限束掃描標尺光柵傳感器，其特征在于，所述光柵相位監測系統包括列相光柵單元、光電轉換單元、差分放大單元、比較器與光柵相位監測顯示單元，其中：所述列相光柵單元、光電轉換單元、差分放大單元、比較器與光柵相位監測顯示單元，依次信號連接。