[實用新型]一種透射式無指示光柵光學測量裝置

有效

• 申請號: 202020556948.6
• 申請日: 2020-04-15
• 公開（公告）號: CN211783310U
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 甘天才
• 申請（專利權）人: 廣東光柵數顯技術有限公司
• 主分類號: G01B11/00
• 分類號: G01B11/00;G01B11/02
• 代理公司: 廣東騰銳律師事務所 44473
• 代理人: 陳培華;莫錫斌

本實用新型公開了一種透射式無指示光柵光學測量裝置，包括光源、主光柵和接收器，主光柵和接收器依次設置在光源的直線光路上，主光柵上至少有3N+1根平行間隔排列的矩形光柵刻線，接收器上設有用于光電信號轉換的硅光晶片，硅光晶片上設有4M+1塊平行間隔排列的矩形光刻柵片；光柵刻線的寬度、相鄰兩光柵刻線的柵距、光刻柵片的寬度均為W，相鄰兩光刻柵片的柵距為W/2，N、M均為自然數。本實用新型的透射式無指示光柵光學測量裝置具有測量準確性好、測量精度高和產品一致性好的特點。

技術領域

本實用新型涉及光學器件技術領域，具體是指一種透射式無指示光柵光學測量裝置。

背景技術

光柵是高精度位移測量元件，它與數字信號處理儀表配套，組成位移測量系統，光柵檢測位移的原理如圖1所示，光源發出平行光照射到主光柵、指示光柵、接收器上，由于主光柵、指示光柵的柵距不一樣，當光源、指示光柵、接收器與移動物一起移動而主光柵不動時，平行光穿過主光柵、指示光柵到達接收器上會形成明暗相間的莫爾條紋從而產生正弦波信號感知移動物移動位移。

現有指示光柵結構復雜，制造難度高、精度低，不能與主光柵形成穩定準確的信號，影響位移檢測。

針對于此，中國實用新型專利申請CN110888191A公開了一種陣列式指示光柵結構及其生產工藝，包括基板和安裝在基板中的圓形光學玻璃，所述圓形光學玻璃中部設有多個指示光柵刻線，指示光柵刻線陣列式橫向排列，相鄰兩個指示光柵刻線之間的柵距為19.5μm，指示光柵刻線為矩形且柵寬為9.75μm，指示光柵刻線上方設有零位基準電壓光柵窗口而下方設有零位光柵窗口，指示光柵刻線陣列式橫向排列，制造簡單方便便于大批量生產，而柵距為19.5μm、柵寬為9.75μm的指示光柵與柵距為20μm、柵寬為10μm的主光柵相配合能夠形成相位標準，提高位移信號準確度。中國實用新型專利申請CN 110794496A公開了一種新型陣列式指示光柵結構及其生產工藝，包括基板和安裝在基板中的圓形光學玻璃，所述圓形光學玻璃中部設有多個指示光柵刻線，指示光柵刻線陣列式橫向排列，相鄰兩個指示光柵刻線之間的柵距為38μm，指示光柵刻線為矩形且柵寬為19μm，指示光柵刻線上方設有零位基準電壓光柵窗口而下方設有零位光柵窗口，指示光柵刻線陣列式橫向排列，制造簡單方便便于大批量生產，而柵距為38μm、柵寬為19μm的指示光柵與柵距為40μm、柵寬為40μm的主光柵相配合能夠形成相位標準，提高位移信號準確度。

以上兩個專利均對指示光柵的結構進行了優化設計，在測試準確度上均取得了一定的效果。

但是，在實際生產中，指示光柵的生產和貼合卻不盡如人意。以透射式光學裝置為例，在組裝的過程中，必須盡可能達到主光柵、指示光柵和接收器的三點一線，否則會影響光線的干涉或衍射效果，進而影響莫爾條紋的形成的質量，造成信號傳遞的誤差；而且，目前多采用人工貼裝指示光柵的方式，如何均勻保證指示光柵上光柵刻度間隔的均勻性嚴重依靠操作員工的經驗和操作手法，嚴重影響產品的一致性，人為操作誤差不可避免，存在批量返修的潛在風險；此外，光學裝置多安裝在機床等裝置使用，油污環境會在指示光柵表面形成污垢，造成光學裝置無法正常正確測量，維護頻繁，既影響正常使用又造成保養成本居高不下。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種透射式無指示光柵光學測量裝置，具有測量準確性好、測量精度高和產品一致性好的特點。

本實用新型可以通過以下技術方案來實現：

本實用新型公開了一種透射式無指示光柵光學測量裝置，包括光源、主光柵和接收器，主光柵和接收器依次設置在光源的直線光路上，主光柵上至少有3N+1根平行間隔排列的矩形光柵刻線，接收器上設有用于光電信號轉換的硅光晶片，硅光晶片上設有4M+1塊平行間隔排列的矩形光刻柵片；光柵刻線的寬度、相鄰兩光柵刻線的柵距、光刻柵片的寬度均為W，相鄰兩光刻柵片的柵距為W/2，N、M均為自然數。

進一步地，光刻柵片光電轉換的信號為相位依次相差90°的4路正弦信號。