[實用新型]高容差光柵讀數頭

有效

• 申請號: 201720755138.1
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN206919909U
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 劉紅忠;史永勝;尹磊;陳邦道
• 申請（專利權）人: 常州瑞豐特科技有限公司
• 主分類號: G01D5/38
• 分類號: G01D5/38;G01B11/02
• 代理公司: 蘇州廣正知識產權代理有限公司32234
• 代理人: 張利強

技術領域

本實用新型涉及光電測量技術領域，特別是涉及一種高容差光柵讀數頭。

背景技術

光柵線位移傳感器主要由讀數頭和光柵尺組成，一般光柵尺為主光柵，安裝在機床床身上固定不動，讀數頭安裝在機床移動部件上，由照明系統、指示光柵及半導體感光元件等組成。傳統的光柵線位移傳感器，入射光照射到反射式主光柵上，在每條線紋反光處發生衍射現象，衍射光與入射光在指示光柵后方的Talbot平面處發生干涉成像形成莫爾條紋，被半導體感光元件所接收。Talbot平面是最佳成像面，在最佳成像面上下偏差±δv范圍內，半導體感光元件可以接收到莫爾條紋信息。由于莫爾條紋成像原理和半導體感光元件性能的限制，在光柵線位移傳感器安裝過程中，光柵副的讀數間隙(光柵尺和讀數頭距離)一般在1mm以內，同時讀數容差(讀數頭安裝的上、下偏差)在0.15至0.2mm。小的讀數間隙和讀數容差對于讀數頭的安裝與調試帶來極高的要求。

此外，在大行程的測量儀器和數控機床應用場合，由于要保證讀數間隙的變化量在讀數容差范圍內，以保證成像質量，對光柵尺和讀數頭安裝基面以及導軌的直線度要求非常高。

實用新型內容

本實用新型主要解決的技術問題是提供一種高容差光柵讀數頭，通過改變指示光柵的厚度，不需要改變讀數頭的機械結構，從而獲得高的讀數容差，能夠很好地解決精密反射式光柵和讀數頭安裝容差小、對安裝調試要求苛刻的難題。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的一個技術方案是：提供一種高容差光柵讀數頭，包括：指示光柵、反射式主光柵和成像面，入射光照射到反射式主光柵上，在每條線紋反光處發生衍射現象，衍射光與入射光在指示光柵后方的Talbot平面處發生干涉成像得到Talbot成像面，由半導體感光元件接收到信號。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述的指示光柵為三維結構化的相位光柵。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述的指示光柵的正面為鍍鉻區，具有周期性變化的柵狀結構，背面為正弦曲面。

在本實用新型一個較佳實施例中，所述的指示光柵的正面為鍍鉻區，具有周期性變化的柵狀結構，背面為臺階面，指示光柵的厚度為1-5mm。

本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型可以明顯提高精密反射式光柵和讀數頭的安裝容差，降低了安裝調試的難度，同時也可以保證大行程光柵線位移傳感器讀數的穩定性。

2、本實用新型的指示光柵是三維結構化的相位光柵，背面以正弦或臺階面代替傳統的平面，改變了衍射光的光程，使得在一定范圍內有多個成像面，半導體感光元件在一定范圍內都可以接收到清晰的圖像信號，由此可以增大讀數頭安裝位置的變化，從而獲得高的安裝容差，降低了光柵副的安裝調試難度以及應用于大行程的測量儀器和數控機床對安裝基面的要求。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖，其中：

圖1 為光柵副最佳成像原理圖；

圖2 為背面為正弦面的三維結構化的指示光柵；

圖3 為指示光柵是三維結構化的相位光柵，背面以正弦面代替傳統平面的成像原理圖；

圖4 為背面為臺階面的三維結構化的指示光柵；

圖5 為指示光柵是三維結構化的相位光柵，背面以臺階面代替傳統平面的成像原理圖；

附圖中各部件的標記如下：1、指示光柵， 2、反射式主光柵，3、成像面。

具體實施方式

下面將對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

請參閱圖1至圖5，本實用新型實施例包括：

如圖1所示，一種高容差光柵讀數頭，包括：指示光柵1、反射式主光柵2、成像面3，入射光照射到反射式主光柵2上，在每條線紋反光處發生衍射現象，衍射光與入射光在指示光柵1后方的Talbot平面處發生干涉成像形成莫爾條紋得到Talbot成像面3，由半導體感光元件接收到莫爾條紋信息。

Talbot平面是最佳成像面，在最佳成像面上下偏差±δv范圍內。