[發明專利]雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統、方法及相關設備

有效

• 申請號: 202011222872.4
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112461126B
• 公開（公告）日: 2023-01-03
• 發明（設計）人: 王晗;黎家耀
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蘇云輝

本申請公開了雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統、方法及相關設備，其中系統包括：雙讀數頭模塊，待測光柵尺、基準尺，測量運算模塊和上位機；雙讀數頭模塊用于接收雙讀數頭的測量值；測量運算模塊用于根據測量值計算基準尺的第一位置信息或待測光柵尺的第二位置信息并發送至上位機；上位機用于接收第一位置信息和第二位置信息，并根據第一位置信息對第二位置信息進行校準。上述系統通過設置了基準尺，利用測量前在上位機進行算法擬合校準的方法對測量函數進行了校準，提高雙讀數頭測量的精度，解決使用拼接實現的大長度絕對式光柵尺進行測量時誤差較大的問題，達到了減少制作成本獲取高精度數據的效果。

技術領域

本申請涉及光柵尺技術領域，尤其涉及雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統、方法及相關設備。

背景技術

隨著制造業的發展，人們對制造業中機械運動的精度的要求越來越嚴格。然而，光柵尺是關于機械運動精度的核心部件，其通過測量機械平移運動參數并把相關信息反饋給控制系統從而達到確保機械運動的精度在要求的范圍內的目的。光柵尺根據其信號代碼的輸出形式，可分為增量式、絕對式兩種。增量式光柵尺輸出的位置信息和前一個輸出的位置信息是有確切的函數關系的；而絕對式光柵尺輸出的位置信息和已預設的機械零點有確切的函數關系。目前使用很多的絕對式光柵尺，通常采用二進制碼編碼方式將角度信息以代碼的形式刻制而成，是由按一定規律排列的刻線組成，每對應一個位置有唯一的二進制或其它進制編碼，因此在不同的位置，可輸出不同的數字代碼，經處理后輸出的位置代碼是位移的單值函數。絕對式光柵尺同增量式光柵尺相比，具有固定零點、輸出代碼是位移的單值函數、抗干擾能力強、掉電后位置信息不會丟失，再啟動無須重新標定、無累積誤差等優點。絕對式光柵尺的缺點是制造工藝復雜，不易實現小型化，在大長度測量時往往需要拼接光柵使用，造成一定的誤差。在使用拼接實現的大長度絕對式光柵尺進行測量時，拼接口處造成一定無法消除的誤差，而且該誤差是累積的，每經過一處拼接口誤差就會累加，難以達到精密加工的要求。

發明內容

本申請的目的在于提供雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統、方法及相關設備，解決使用拼接實現的大長度絕對式光柵尺進行測量時誤差較大的問題。

有鑒于此，本申請第一方面提供了雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統，，包括：第一讀數頭模塊、第二讀數頭模塊，待測光柵尺、基準尺，測量運算模塊和上位機；

所述第一讀數頭模塊用于接收第一讀數頭的測量值；

所述第二讀數頭模塊用于接收第二讀數頭的測量值；

所述測量運算模塊用于根據測量值計算基準尺的第一位置信息或待測光柵尺的第二位置信息并發送至所述上位機；

所述上位機用于接收所述第一位置信息和第二位置信息，并根據所述第一位置信息對所述第二位置信息進行校準。

進一步的，還包括：控制模塊，用于響應于所述上位機的模式切換指令，發送更換基準尺或待測光柵尺的更換信息。

進一步的，還包括：傳輸模塊，用于實現單元和/或模塊之間的數據傳輸。

進一步的，所述傳輸模塊具體為USB傳輸模塊。

本申請第二方面提供一種雙讀數頭絕對式光柵尺的測量方法，其特征在于，應用于第一方面所述的雙讀數頭絕對式光柵尺的測量系統，由上位機執行，包括校準步驟和測量步驟：

所述校準步驟包括：

接收第一位置信息和基準尺的標準位置信息；

對所述第一位置信息和所述標準位置信息進行擬合；

根據擬合結果得到所述第一位置信息和所述標準位置信息之間的函數關系；

所述測量步驟包括：

接收第二位置信息；