[實用新型]一種絕對光柵尺測試平臺

有效

• 申請號: 201220745523.5
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN203274764U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 王晗;陳新;吳志雄;陳新度;杜雪;王素娟;劉強;林旭昇;增頂;陳啟森;黃裕樑;薛逸嵐;郭思遠;關日釗
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型是一種絕對光柵尺測試平臺，屬于絕對光柵尺測試平臺的創新技術。?

背景技術

光柵尺的原理都是基于光柵尺干涉或衍射產生的莫爾條紋。英國物理學家L.Rayleigh在1874年首先提出這種圖案的工程價值。光柵尺的測量原理可分為影像原理和干涉原理。基于影像原理的光柵尺，其柵距一般較大，為100μm至20μm，遠大于光源光波波長。當兩塊光柵相對移動時產生低頻拍現象形成莫爾條紋，這種光柵尺的分辨率在微米級和亞微米級。然無論是基于影像原理的光柵尺還是基于干涉原理的光柵尺，兩者的設計思路都是基于4倍頻鑒像技術。4倍頻鑒像技術是1953年英國Ferranti公司提出的一個4相信號系統，可以在一個莫爾條紋周期實現4倍頻細分，并能鑒別移動方向，它是光柵測量系統的基礎，并一直廣泛應用至今。4倍頻技術這種設計方法發展至今，盡管已相當成熟了，但存在一些不足之處，比如原理比較繁雜，電路的設計比較復雜，要求也比較高。?

我國光柵數顯技術的發展從上世紀80年代以數顯技術改造傳統的機床行業為起點,?目前，安裝于中高檔數控機床全閉環用的絕對式光柵尺全部依賴進口，這已經成為制約我國高檔數控機床發展的技術“瓶頸”之一。國內封閉式玻璃光柵尺的最大測量長度為3m，準確度有±15μm、±10μm、±5μm和±3μm，分辨力有5μm、1μm和0.1μm，速度為60m/min，主要應用于手動數顯機床。要實現量程上百毫米、納米級分辨率的位移測量，只有部分激光干涉類和光柵類位移測量儀器可以勝任。但激光干涉儀對環境條件的要求苛刻，致使應用受限。而光柵式測長儀器雖已有成型產品，但主要來自國外公司，這些產品不但價格不菲，部分高精度的產品對中國地區的銷售存在著諸多限制。?

目前光柵尺技術開始偏向于向絕對式光柵方向發展，因為只有具備的絕對編碼技術，安裝有絕對式光柵尺的機床或生產線在重新開機后無需執行參考點回零操作，就立刻重新獲得各個軸的當前絕對位置值以及刀具的空間指向，因此可以馬上從中斷處開始繼續原來的加工程序，大大地提高數控機床的有效加工時間。同時，為了提高走刀速度、精度，應對高速加工的形變。必須采取閉環的機床光柵位移傳感器（光柵尺）進行位置控制。采用全閉環的機床光柵尺的位置控制是精密加工平臺的基礎，全閉環系統可以提高機床精度和保持性，使得產業化得以實現。?

由于絕對位置光柵編碼的復雜性、閉環控制算法的復雜性，使得全閉環的雙編碼條編碼光柵尺未能在國內大規模發展。?

發明內容

本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種高精度、高控制性、高可靠性的絕對光柵尺測試平臺。本實用新型設計合理，方便實用。?

本實用新型的技術方案是：本實用新型的絕對光柵尺測試平臺，包括有用于采集光柵條紋的COMS傳感器、光學聚焦鏡、COMS目鏡、平行光源、光柵尺支架、雙光柵條光柵尺、光柵尺支架、移動平臺、直線滑軌、直線推進裝置、步進電機、基座，其中步進電機、直線推進裝置、直線滑軌組成直線運動系統，COMS傳感器、光學聚焦鏡、COMS目鏡、平行光源和雙光柵條光柵尺組成圖像處理的采樣系統，用于采集光柵條紋的COMS傳感器固定在COMS傳感器支架的上端，平行光源固定在COMS傳感器支架的下端，光學聚焦鏡、COMS目鏡組成光學放大系統，光學聚焦鏡、COMS目鏡置于能提供平行光的平行光源的上方，COMS傳感器置于能采集到經光學聚焦鏡、COMS目鏡放大的圖像信息的位置上，雙光柵條光柵尺裝設在光柵尺支架上，且雙光柵條光柵尺置于光學聚焦鏡與平行光源之間，COMS傳感器支架裝設在移動平臺上，且移動平臺置于滑軌上，滑軌及光柵尺支架裝設在基座上，直線滑軌與直線推進裝置的從動件連接，直線推進裝置的主動件與步進電機的輸出軸連接。?

上述雙光柵條光柵尺上包含有兩條編碼條，包括增量編碼條和絕對位置編碼條；上述增量編碼條為間距比絕對位置編碼條密度大的等間距等寬度光柵條。?

上述絕對位置編碼條中包括提供第一位置定位的?L1序列參考位置和提供第二位置定位的?L2序列參考位置；上述L1序列參考位置和L2序列參考位置中，每個序列編碼條包含起始識別碼、絕對編碼條有效編碼和結束識別碼。?

上述起始識別碼是圖像處理起始信號，結束識別碼是結束編碼識別，絕對編碼條有效編碼位于起始識別碼與結束識別碼之間，絕對編碼條有效編碼使用寬度編碼，通過寬度不同來標記不同的位置。?