[發(fā)明專利]一種鋼帶光柵的刻劃缺陷檢測裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410803296.0
• 申請日: 2014-12-22
• 公開（公告）號: CN104535579A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 孫竹;孫強;吳宏圣;李燦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01B11/00
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 劉慧宇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明及一種鋼帶光柵的刻劃缺陷檢測裝置，屬于光學檢測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著機床領(lǐng)域?qū)Χㄎ痪纫蟮牟粩嗵岣撸鈻懦叩闹匾匚蝗找嫱癸@。相對于傳統(tǒng)的玻璃光柵而言，鋼帶光柵具有耐磨、耐沖擊、加工尺寸長、熱膨脹系數(shù)與機床更接近等一系列優(yōu)點，這些優(yōu)點使得鋼帶式光柵尺成為各大光柵尺制造公司開發(fā)的目標產(chǎn)品。

鋼帶光柵作為光柵的核心部件，其質(zhì)量受光柵制造和使用過程中的變形和鍍膜的均勻性等方面影響。當光柵面出現(xiàn)斷裂、污點和嚴重缺陷時，會導致光柵尺干涉條紋信號嚴重變形，使得后續(xù)的計數(shù)細分處理存在嚴重誤差，直接影響著鋼帶光柵尺的測量精度，甚至直接決定了所刻劃的光柵是否可用，因此，設計一個光柵刻劃質(zhì)量檢測裝置來評定光柵質(zhì)量的好壞是十分必要的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了準確地評估鋼帶光柵刻劃缺陷情況，提供一種鋼帶光柵的刻劃缺陷檢驗裝置。

本發(fā)明解決問題的技術(shù)方案是：

一種鋼帶光柵刻劃缺陷檢測的裝置，其特征是，其包括：信號探測頭、標準玻璃光柵、標準玻璃光柵驅(qū)動模塊、信號探測頭驅(qū)動模塊、信號處理模塊和脈沖檢測模塊；所述信號探測頭包括：光源、準直透鏡、同軸光鏡頭和光電探測器；

標準玻璃光柵驅(qū)動模塊帶動標準玻璃光柵在測量方向上滑動；信號探測頭驅(qū)動模塊帶動信號探測頭移動；

光源發(fā)出的光經(jīng)準直透鏡準直后變成平行光，平行光經(jīng)同軸光鏡頭照射到待測鋼帶光柵上，平行光被待測鋼帶光柵反射后經(jīng)同軸光鏡頭透射至標準玻璃光柵上，平行光被待測鋼帶光柵及標準玻璃光柵調(diào)制后入射到光電探測器上，光信號經(jīng)過光電探測器轉(zhuǎn)為電信號，電信號被信號處理模塊進行放大和A/D轉(zhuǎn)換，脈沖檢測模塊將信號處理模塊傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)化為脈沖信號。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明光學與機械結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠；利用成像原理使待測鋼帶光柵的像準確呈現(xiàn)在探測器位置，精密可控；同軸光鏡頭采用雙遠心結(jié)構(gòu)，可以保證在檢測過程中，避免前、后工作距離的微小變化引起放大倍率變化而造成檢測誤差；同軸光鏡頭的大焦深，可以保證在檢測過程中，避免前后工作距離的微小變化引起成像清晰度而造成檢測誤差。保證了實驗裝置的穩(wěn)定性，進而保證了實驗數(shù)據(jù)的可靠性；采集到光信號后由后續(xù)的信號處理系統(tǒng)進行分析處理，數(shù)據(jù)直觀時效。

本發(fā)明給出的鋼帶尺的刻劃缺陷檢測裝置可以直觀、準確地測出缺陷的位置信息，可以完成顯微鏡觀察等常規(guī)的檢測手段無法完成的對光柵的全面檢驗工作，同時利用成像系統(tǒng)可提高整體檢測的可靠性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種鋼帶光柵的刻劃缺陷檢驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明一種鋼帶光柵的刻劃缺陷檢驗裝置的探測器所接收的光強變化隨測量距變化的示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步詳細描述。

如圖1所示，一種鋼帶光柵刻劃缺陷檢測的裝置，其包括：信號探測頭1、標準玻璃光柵2、標準玻璃光柵驅(qū)動模塊4、信號探測頭驅(qū)動模塊5、信號處理模塊9和脈沖檢測模塊10。信號探測頭1包括：LED光源8、準直透鏡11、同軸光鏡頭7和光電探測器6。標準玻璃光柵驅(qū)動模塊4的功能是帶動標準玻璃光柵在測量方向上滑動。信號探測頭驅(qū)動模塊5的功能是帶動信號探測頭1移動。標準玻璃光柵2由透光和不透光部分組成，其周期與刻劃待測鋼帶光柵3的目標周期相同，刻線精度及黑白比均檢驗合格，為該裝置的測量精度提供可靠保證。

該裝置的工作流程為：將待測鋼帶光柵3置于初始位置，設定標準光柵驅(qū)動模塊4的運動速度。光源8發(fā)出的光經(jīng)準直透鏡11準直后變成平行光，經(jīng)雙遠心同軸光鏡頭7照射到待測鋼帶光柵3上，平行光先后被待測鋼帶光柵3及標準玻璃光柵2所調(diào)制，最終入射到光電探測器6上，光信號轉(zhuǎn)化為電信號，相應的電信號被信號處理模塊9進行放大和A/D轉(zhuǎn)換，脈沖檢測模塊10將信號處理模塊9傳輸?shù)碾娦盘栟D(zhuǎn)化為脈沖信號。

當一段距離的待測鋼帶光柵3被掃描完畢后，標準玻璃光柵驅(qū)動模塊4驅(qū)動標準玻璃光柵2，同時信號探測頭驅(qū)動模塊5帶動信號探測頭1移動，重復上述工作過程，直至整個待測鋼帶光柵3被檢測完畢。掃描過程可設置次數(shù)，如對同一個待測鋼帶進行3次測量，綜合評價，可以避免測量隨機誤差。最終可得到光柵的平整性、柵線一致性等信息，從而達到對待測鋼帶光柵3刻劃缺陷情況進行檢測的目的。

所述的光電探測器6接收被標準玻璃光柵2及待測鋼帶光柵3所調(diào)制的光信號，并轉(zhuǎn)化為電信號，可以選擇硅光電池。