[發(fā)明專利]干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110451038.7
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102564308A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 艾華;曹艷波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00;G01B11/27
• 代理公司: 長(zhǎng)春菁華專利商標(biāo)代理事務(wù)所 22210
• 代理人: 南小平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于精密儀器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置。

背景技術(shù)

由于工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)檢測(cè)儀器的精度要求越來(lái)越高，這就對(duì)精密儀器的加工和檢測(cè)方法提出了更高的要求。光電軸角編碼器作為精密角度測(cè)量?jī)x器，已經(jīng)普遍應(yīng)用于各種位置控制和檢測(cè)領(lǐng)域。編碼器的關(guān)鍵檢測(cè)元件為計(jì)量圓光柵，它在軸系上的安裝偏心直接影響編碼器的測(cè)角精度。目前，傳統(tǒng)的計(jì)量光柵可以通過(guò)顯微鏡目測(cè)檢測(cè)的方法即可達(dá)到精度要求。高精度的計(jì)量光柵可以通過(guò)光柵副之間產(chǎn)生莫爾條紋通過(guò)兩個(gè)對(duì)徑放置的光電接收器提取出位移信息的檢測(cè)方法，而這種檢測(cè)方法存在局限性，當(dāng)光柵盤(pán)密度增大時(shí)光柵副之間的間距減少，因此編碼器機(jī)械裝調(diào)困難，光電信號(hào)對(duì)比度差，檢測(cè)的計(jì)量光柵線密度不高于125線對(duì)/mm。因此，提供一種能夠檢測(cè)高于125線對(duì)/mm計(jì)量光柵的簡(jiǎn)單易行的檢測(cè)方法勢(shì)在必行。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有高密度光柵檢測(cè)方法存在的編碼器機(jī)械裝調(diào)困難，光電信號(hào)對(duì)比度差，計(jì)量光柵線密度不高于125線對(duì)/mm的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置，可對(duì)安裝在編碼器軸系上數(shù)千線對(duì)/mm密度的圓光柵偏心進(jìn)行檢測(cè)。

本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案如下：

干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置，包括一號(hào)激光器、一號(hào)準(zhǔn)直鏡、副光柵盤(pán)、一號(hào)光電接收器、二號(hào)光電接收器、二號(hào)準(zhǔn)直鏡、二號(hào)激光器、主軸、軸套、光柵連接座和示波器；待檢測(cè)的主光柵盤(pán)固定在主軸的平臺(tái)上，副光柵盤(pán)固定在光柵連接座上；光柵連接座固定在軸套上，光柵連接座與軸套同軸；軸套與主軸同軸，通過(guò)軸承動(dòng)連接；副光柵盤(pán)與主軸通過(guò)光柵連接座和軸套實(shí)現(xiàn)同軸；一號(hào)激光器與二號(hào)激光器、以及一號(hào)準(zhǔn)直鏡與二號(hào)準(zhǔn)直鏡分別對(duì)徑安裝于主光柵盤(pán)下面的軸套位置，并呈軸心對(duì)稱；一號(hào)光電接收器和二號(hào)光電接收器分別置于副光柵盤(pán)的上方；示波器分別與一號(hào)光電接收器和二號(hào)光電接收器連接；一號(hào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)一號(hào)準(zhǔn)直鏡后變?yōu)槠叫泄猓怪比肷涞街鞴鈻疟P(pán)中，經(jīng)過(guò)主光柵盤(pán)的一次衍射和副光柵盤(pán)的二次衍射后，產(chǎn)生干涉條紋，干涉條紋經(jīng)過(guò)一號(hào)光電接收器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，由示波器接收，得到主光柵盤(pán)的位移正弦信號(hào)；二號(hào)激光器發(fā)出的激光經(jīng)過(guò)二號(hào)準(zhǔn)直鏡后變?yōu)槠叫泄猓怪比肷涞街鞴鈻疟P(pán)中，經(jīng)過(guò)主光柵盤(pán)的一次衍射和副光柵盤(pán)的二次衍射后，產(chǎn)生干涉條紋，干涉條紋經(jīng)過(guò)二號(hào)光電接收器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后，由示波器接收，得到主光柵盤(pán)的位移正弦信號(hào)；根據(jù)示波器中不同相位正弦信號(hào)的合成，能夠檢測(cè)出主光柵盤(pán)的偏心位置和偏心量。

本發(fā)明的有益效果是：該檢測(cè)裝置提高了分辨率，信號(hào)反差大，由于信號(hào)提取原理不同于現(xiàn)有的莫爾條紋原理，不需要光柵盤(pán)之間的距離太小，便于安裝調(diào)試。并且，衍射的條件滿足高密度柵線光柵盤(pán)的檢測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)光柵計(jì)量系統(tǒng)體積減小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，可以檢測(cè)線密度高于125線對(duì)/mm的計(jì)量光柵盤(pán)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明中的動(dòng)態(tài)干涉條紋信號(hào)檢測(cè)原理圖。

圖3是本發(fā)明中對(duì)徑安裝的光電接收器得到的信號(hào)圖。

圖4是本發(fā)明根據(jù)圖3在示波器中合成的李薩茹圖形。

圖5是圖4中的李薩茹圖形在一個(gè)循環(huán)周期內(nèi)的六種狀態(tài)示意圖。

圖6是本發(fā)明干涉式高密度圓光柵偏心檢測(cè)裝置的原理圖。

圖7是本發(fā)明中兩個(gè)光電接收器的安裝位置示意圖。

圖8是本發(fā)明偏心量與光柵柵格差距的幾何關(guān)系圖。

圖9是本發(fā)明偏心極限位置與接收器位置的幾何關(guān)系圖。

圖中：1、一號(hào)激光器，2、一號(hào)準(zhǔn)直鏡，3、主光柵盤(pán)，4、副光柵盤(pán)，5、一號(hào)光電接收器，6、二號(hào)光電接收器，7、二號(hào)準(zhǔn)直鏡，8、二號(hào)激光器，9、主軸，10、軸套，11、光柵連接座，PD1表示一號(hào)光電接收器5，PD2表示二號(hào)光電接收器6。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。