[發(fā)明專利]一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)系統(tǒng)及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710773144.4
• 申請(qǐng)日: 2017-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN107449375A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊志軍;李彥鋒;蔡鐵根;李乾;陳新
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/26
• 分類號(hào): G01B11/26
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：包括平行光源(1)、增量式圓光柵尺(2)、光電傳感器陣列(3)、信號(hào)處理單元(4)、角位移顯示單元(5)以及高速電壓比較器(6)；其中，增量式圓光柵尺(2)垂直平行光源(1)的照射方向；光電傳感器陣列(3)放置于該增量式圓光柵尺(2)光柵柵距內(nèi)，并呈階梯型均勻分布；高速電壓比較器(6)連接于光電傳感器陣列(3)和信號(hào)處理單元(4)之間，對(duì)光電傳感器陣列(3)輸出信號(hào)進(jìn)行整形以及對(duì)整形得出的方波信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換；所述信號(hào)處理單元(4)與角位移顯示單元(5)連接，將計(jì)算得到的角位移值顯示在角位移顯示單元(5)上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于：所述光電傳感器個(gè)數(shù)n＝(H-D)/(D+L)+1；錯(cuò)位角度x＝(w-q)/(n-1)；其中，q為第n個(gè)光電傳感器所對(duì)應(yīng)的角度，w為兩條柵紋之間的角度；H為柵線長(zhǎng)度；D為光電傳感器在柵線長(zhǎng)度方向的寬度；x為相鄰兩光電傳感器在圓光柵尺旋轉(zhuǎn)方向上錯(cuò)位角度；L為相鄰間隙。

3.一種用于權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、從平行光源發(fā)出的光照射到增量式圓光柵尺上；

S2、光電傳感器陣列接收光照，根據(jù)被光柵柵線遮擋與否輸出高電平信號(hào)和低電平信號(hào)；

S3、高速電壓比較器對(duì)輸出的電平信號(hào)進(jìn)行整形以及電平轉(zhuǎn)換；

S4、信號(hào)處理單元接收已整形以及電平轉(zhuǎn)換的信號(hào)，對(duì)其進(jìn)行信號(hào)邊沿檢測(cè)、判斷光柵運(yùn)動(dòng)方向并計(jì)數(shù)，得出角位移值；

S5、角位移顯示單元顯示信號(hào)處理單元處理得出的角位移值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)方法，其特征在于：所述信號(hào)處理單元利用邊沿檢測(cè)法進(jìn)行脈沖邊沿檢測(cè)并計(jì)數(shù)，所需檢測(cè)邊沿為脈沖的上升邊沿。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)方法，其特征在于：所述步驟S4中運(yùn)動(dòng)方向利用組合邏輯根據(jù)相鄰三個(gè)光電傳感器分別輸出的信號(hào)A、B、C的特點(diǎn)進(jìn)行判斷；順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的情況下，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)槟鏁r(shí)針運(yùn)動(dòng)的情況下，運(yùn)動(dòng)方向?yàn)?/p>

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種增量式圓光柵尺光柵角位移檢測(cè)方法，其特征在于：所述光柵角位移值計(jì)算過程如下：

光柵順時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，角位移計(jì)算公式為：其中，為前一次的角位移值，ω為一個(gè)柵距所對(duì)應(yīng)的角位移，N為一個(gè)柵距內(nèi)所放置的傳感器數(shù)量，M為計(jì)數(shù)的脈沖數(shù)目；光柵逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)時(shí)，