[發明專利]一種高冗余性絕對光柵尺讀頭的滑車裝置

有效

• 申請號: 201310318797.5
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103411539B
• 公開（公告）日: 2016-10-26
• 發明（設計）人: 陳新;陳彬;王晗;陳新度;劉強
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/02
• 分類號: G01B11/02;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

本發明是一種高冗余性絕對光柵尺讀頭的滑車裝置，屬于高冗余性絕對光柵尺讀頭的滑車裝置的改造技術。?

背景技術??

在現代機加行業中，大多采用光柵傳感器來進行位置反饋裝置。由于光柵尺能夠對系統實行全閉環控制，降低滾珠絲杠熱變形等原因引起的誤差，提高加工精度，所以目前中高檔數控系統越來越多地采用光柵尺作為線位移反饋元件^[1]。其高精度和高分辨率結合相對較低的價格，使其不僅在機床領域，而且在坐標測量機、機器人技術、每個位置和速度測量以及位置和運動控制應用領域得到了廣泛的應用^[2]。

光柵尺精度受光柵尺直線度，剛度，震動和溫度的影響較大^[3]，滑車裝置是整個光柵尺結構的重要組成部分，上方與光柵尺信號處理裝置相連，下方與光柵尺信號采集裝置即掃描裝置相連，中間與光柵玻璃緊密接觸，保證掃描裝置與玻璃光柵的相對平行并且減小摩擦與震動。

傳統的光柵尺單純依靠光柵玻璃來讀取位置信息，可靠性較低，尤其受污染后，誤碼率極高；信息處理量較大，移動速度較慢，導致加工效率降低；若光柵尺出現故障，則立即不能正常使用；限位功能方式單一，若限位裝置失效，則光柵尺易受到強烈撞擊而報廢。

針對以上傳統光柵尺的缺陷，本發明設計一種滑車裝置，能很好的解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于考慮上述問題而提供一種可以提高讀數的可靠性的滑車裝置。本發明具備光柵尺讀頭移動的方向判定及位移量計算的功能，并提供了光柵尺自身的備用限位功能。

本發明的技術方案是：本發明的高冗余性絕對光柵尺讀頭的滑車裝置，包括有滑車車身、兩個半徑不同的第一滾輪和第二滾輪、第一角編碼器和第二角編碼器、固定滾輪、掃描電路板、光柵玻璃，其中光柵玻璃安裝在滑車車身的下方，掃描電路板安裝在光柵玻璃的下方，所述兩個半徑不同的第一滾輪和第二滾輪分別固定于滑車車身的下端，所述兩個第一角編碼器和第二角編碼器穿過滑車車身分別與第一滾輪和第二滾輪相連，用以記錄第一滾輪和第二滾輪在測量過程中滾動的角度，固定滾輪固定在滑車車身的側面，在測量過程中固定滾輪緊貼光柵玻璃滾動，以確保掃描電路板與光柵玻璃的相對平行并且減小摩擦與振動。

上述固定滾輪設有三個，三個固定滾輪分別固定在滑車車身的側面，且三個固定滾輪的幾何中心不在同一直線上。

上述掃描電路板通過連接件固定在滑車車身上。

上述連接件為螺紋連接件，掃描電路板通過兩個連接件固定在滑車車身上，保持掃描電路板與滑車車身相對靜止以及掃描電路板與光柵玻璃之間的相對平行。

上述掃描電路板的兩端分別設有缺口，第一滾輪和第二滾輪分別穿過掃描電路板兩端所設的缺口固定于滑車車身的下端。

上述第一角編碼器和第二角編碼器得到的是低精度位置信息，第一角編碼器和第二角編碼器得到的低精度位置信息和光柵尺得到的絕對位置信息進行對比分析，若誤差在合理范圍內，則認定編碼正常；若超出誤差范圍，則認為編碼錯誤，重新讀取圖像信息進行相關的編碼對比，新的碼值如等于前面分析數據的某一個，則認為重新編碼的碼值正確，反之則輸出光柵尺故障報警信息。

上述低精度第一角編碼器和第二角編碼器高速運動，減小掃描電路板的圖像采集數據量，從而提高直線運動的速度，當運動到目標附近時，適當減速，此時掃描電路板加大采集數據量，達到高效率、高精度到達的目的。

上述兩個第一角編碼器和第二角編碼器得到的低精度位置信息所得的移動距離理論上是相等的，但由于存在誤差，使得測量結果精確到整數部分時應該相等，這與權利要求4中低精度位置信息和光柵尺得到的絕對位置信息進行對比分析時，提供備用參考數據；若第一角編碼器和第二角編碼器測量結果精確到整數部分后，兩者差值不在合理誤差范圍內，則輸出故障信號。

上述兩個第一角編碼器和第二角編碼器得到的低精度位置信息具有方向判定功能，增加了光柵尺的方向判定的可靠性。

上述當兩個第一角編碼器和第二角編碼器得到的低精度位置信息走到光柵玻璃兩端的預警位置時，自動停止移動，作為自身的第三備用限位功能，更好的保護光柵尺免遭意外的撞擊損壞。?

上述第一角編碼器和第二角編碼器得到的低精度位置信息的加入，為絕對光柵尺失效時，做為備份測量工具，在故障狀態下保證光柵尺一定的測量功能。