[發(fā)明專利]一種直線位移測(cè)量裝置和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110289414.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-18
• 公開（公告）號(hào): CN113029001B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02
• 代理公司: 長(zhǎng)春中科長(zhǎng)光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 22218
• 代理人: 高一明;郭婷

1.一種直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，包括：滑動(dòng)導(dǎo)軌、與所述滑動(dòng)導(dǎo)軌可滑動(dòng)連接的讀數(shù)頭和固定在所述滑動(dòng)導(dǎo)軌上位于所述讀數(shù)頭測(cè)量區(qū)域之間標(biāo)尺光柵；

所述滑動(dòng)導(dǎo)軌與所述標(biāo)尺光柵延伸方向平行且與所述標(biāo)尺光柵的編碼標(biāo)線面垂直；

所述讀數(shù)頭通過(guò)識(shí)別所述標(biāo)尺光柵上的所述編碼標(biāo)線獲取橫向位移量X以及縱向位移變化量ΔY；

根據(jù)所述橫向位移量X以及縱向位移變化量ΔY計(jì)算得到消除余弦誤差后的測(cè)量位移量D；

所述讀數(shù)頭包括：橫向傳感器、與所述橫向傳感器垂直的縱向傳感器、處理電路、平行光源和支架；

所述平行光源通過(guò)所述支架與所述處理電路連接；

所述橫向傳感器和所述縱向傳感器位于所述處理電路的下側(cè)面，與所述平行光源形成對(duì)射關(guān)系；

所述處理電路用于接收所述橫向傳感器與所述縱向傳感器的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)分運(yùn)算、譯碼運(yùn)算以及測(cè)量位移量D的計(jì)算；

所述支架與所述滑動(dòng)導(dǎo)軌可滑動(dòng)連接；

所述標(biāo)尺光柵上包含有N條橫向編碼標(biāo)線和兩條相互平行的縱向識(shí)別標(biāo)線；

所述橫向編碼標(biāo)線是一組同軸等間距，沿所述標(biāo)尺光柵延伸方向豎直排列的矩形透光標(biāo)線，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)橫向位移量X的測(cè)量；

所述縱向識(shí)別標(biāo)線平行于所述標(biāo)尺光柵延伸方向且垂直于所述橫向編碼標(biāo)線，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)縱向位移變化量ΔY的測(cè)量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，所述橫向編碼標(biāo)線包括寬標(biāo)線和窄標(biāo)線；所述寬標(biāo)線代表編碼元“1”，所述窄標(biāo)線代表編碼元“0”，按照偽隨機(jī)序列編碼的排列組合，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)式編碼。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，所述寬標(biāo)線的寬度不大于L/N；所述窄標(biāo)線的寬度不大于L/2N，L為所述標(biāo)尺光柵的橫向測(cè)量長(zhǎng)度。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，兩個(gè)所述縱向識(shí)別標(biāo)線的間隔中心與所述縱向傳感器的中心重合，使其能夠在縱向傳感器上完整成像；兩條所述縱向識(shí)別標(biāo)線之間的間隔為M·L/N，M為不為零的整數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，M＝4。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，所述縱向識(shí)別標(biāo)線的寬度不大于1mm。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線位移測(cè)量裝置，其特征在于，還包括與所述讀數(shù)頭連接，將計(jì)算處理得到的所述測(cè)量位移量D進(jìn)行輸出的傳輸電纜。

8.一種直線位移測(cè)量方法，其特征在于，包括：

S1、識(shí)別利用如權(quán)利要求1-7中任意一項(xiàng)所述的直線位移測(cè)量裝置采集到的寬標(biāo)線和窄標(biāo)線代表的編碼值，得到所述橫向位移量X的譯碼值A(chǔ)；

S2、以所述橫向傳感器的中心點(diǎn)為零點(diǎn)建立坐標(biāo)系，獲取所述橫向位移量X的細(xì)分值B，由此得到所述橫向位移量X；

S3、以縱向傳感器的中心點(diǎn)為零點(diǎn)建立坐標(biāo)系，獲取縱向位移量Y，以此獲取所述縱向位移變化量ΔY：

ΔY＝Y(jié)-Y₀ (1)

其中，Y₀為所述橫向位移量X＝0時(shí)，計(jì)算得到的縱向位移；

S4、利用下式計(jì)算消除余弦誤差后的測(cè)量位移量D：