一種游標式光柵尺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光柵尺，尤其是一種帶有游標的光柵尺。
【背景技術】
[0002]
目前，市場上的光柵尺采用光柵摩爾條紋原理或者采用光柵對光的遮擋或反射來計數。具體而言，當主動光柵移動到一定位置時靜止光柵的光通路會被動光柵遮擋或反射，主動光柵繼續(xù)移動則靜止光柵的光路再次被打通，此時光柵尺發(fā)射出一個脈沖信號。由于光柵刻線的平均效應這樣的測量方式可以取得較高的精度，但是加工光柵時受到加工工藝的影響每毫米刻線往往在10~100線之間，且加工工藝比較雖然成熟但也顯得復雜。
[0003]目前，光柵測量僅使用了主動光柵和靜止光柵的相對運動所產生的脈沖來測定運動的距離，每一個脈沖對應了一定的位移。計數出脈沖數后乘以每步對應的距離就可以得到運動位移。但是這樣的測量方式測量精度有限，難以實現(xiàn)高精度測量。
【發(fā)明內容】
[0004]為了解決現(xiàn)有技術中存在的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種游標式光柵尺，包括靜止光柵、主動光柵和游標光柵，主動光柵置于靜止光柵上，游標光柵固定在主動光柵的側方，靜止光柵、主動光柵和游標光柵置于一組透鏡內，透鏡A將光源的出射光調制成平行光，透鏡B將光源經過上述光柵后的光線放大后投射到CXD上。
[0005]進一步的，透鏡A、透鏡B、光源位置相對固定，與主動光柵一起運動。
[0006]進一步的，CCD將光信號轉化為電信號傳輸到計算機上，計算機通過計數光脈沖數判斷主動光柵的位置，再通過透射過游標光柵的光強判斷游標讀數值。
[0007]進一步的，所述游標式光柵尺為直線光柵尺。
[0008]進一步的，所述游標式光柵尺為圓光柵尺。
[0009]進一步的，CCD傳輸出來的電信號出現(xiàn)三根靜止光柵刻線的影像所在的長度內有三根游標光柵刻線影像，三根游標刻線的中間一根就是游標讀數，該點位置光強為最大值。
[0010]進一步的，主動光柵讀數與游標光柵讀數之和即光柵尺整體讀數。
[0011]本發(fā)明采用游標原理提高光柵尺的測量精度，具體而言在靜止光柵上采用普通刻線，測量光柵的主動光柵也采用普通刻線即可，但在游標光柵上選取一定長度上刻有比靜止光柵少一根的刻線。在光柵移動過程中，游標光柵與靜止光柵一定會出現(xiàn)三根動光柵的刻線完全被三根靜止光柵的刻線所在區(qū)間的情況，且這種情況是唯一的。根據游標光柵的度數讀取游標值，加上主動光柵的度數即可讀出光柵度數。
【附圖說明】
[0012]
圖1是直線光柵尺結構示意圖； 圖2是直線光柵游標示意圖；
圖3是圓光棚■結構不意圖；
圖4是圓光棚■游標不意圖；
圖5是游標光柵光通量極值點變化示意圖；
圖中各附圖標記含義:1.1光源，1.2透鏡A，1.3靜止光柵，1.4主動光柵，1.5游標光柵，1.6透鏡B，1.7 CXD ;2.1靜止光柵刻線，2.2游標光柵刻線；3.1光源，3.2透鏡A，3.3靜止光柵，3.4主動光柵，3.5游標光柵，3.6透鏡B，3.7(XD ;4.1靜止光柵刻線，4.2游標光柵刻線；5.1靜止光柵距離，5.2光通量極值點變化曲線，5.3光通量。
【具體實施方式】
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0014]實施例一
如圖1所示，主動光柵1.4置于靜止光柵1.3上，游標光柵1.5固定在主動光柵1.4的側方，靜止光柵1.3、主動光柵1.4和游標光柵1.5置于一組透鏡內，透鏡A將光源的出射光調制成平行光，透鏡B將光源經過光柵后的光線放大后投射到CCD上。透鏡A、透鏡B、光源位置相對固定，與主動光柵1.4 一起運動。CCD1.7將光信號轉化為電信號傳輸到計算機上，計算機通過計數光脈沖數判斷主動光柵的位置，再通過透射過游標光柵1.5的光強判斷哪一個位置為游標讀數值。
[0015]無論游標運動到哪一位置都存在如圖2所示的情況。此時，光通過CXD傳輸出來的電信號會出現(xiàn)三根靜止光柵刻線的影像，所在的長度內有三根游標光柵刻線影像，三根游標刻線的中間一根就是游標讀數。此時該光柵處的光通量達到最大值。
[0016]主動光柵讀數與游標光柵讀數之和就是光柵尺整體讀數。
這樣的讀數方式所得到的靈敏度高于傳統(tǒng)的光柵但是在光柵刻線工藝上要求并沒有提尚。
[0017]結合附圖1說明本發(fā)明的【具體實施方式】。在靜止光柵1.3刻有每毫米10線的光柵，主動光柵1.4刻有與靜止光柵1.3間隔一致的光柵，在游標光柵上選取一段1.9mm長度刻有20根光柵，根據游標原理，可以讀出的最小刻度值為0.005mm。與只有主動光柵的普通光柵尺相比精度提高20倍。
[0018]靜止光柵1.3上采用普通刻線，測量光柵的主動光柵1.4也采用普通刻線即可，但是在游標光柵1.5上選取一定長度上刻有比靜止光柵1.3少一根的刻線。在光柵移動過程中，游標光柵1.5與靜止光柵1.3將會出現(xiàn)三根游標光柵的刻線完全在三根靜止光柵的刻線所在區(qū)間的情況，且這種情況是唯一的。根據游標光柵的度數讀取游標值，加上主動光柵的度數即可讀出光柵度數。
[0019]無論游標運動到哪一位置都存在如圖2所示的情況。此時，光通過CXD傳輸出來的電信號會出現(xiàn)三根靜止光柵刻線的影像所在的長度內有三根游標光柵刻線影像，三根游標刻線的中間一根就是游標讀數。該點位置光強也會達到最大值。
[0020]主動光柵讀數與游標光柵讀數之和就是光柵尺整體讀數。
[0021]實施例二
結合附圖3和附圖4說明本發(fā)明專利的另一種實施方式。該實施方式將采用的是一種圓光柵，在靜止光柵3.3刻有每度10線的光柵，主動光柵3.4刻有與靜止光柵3.3間隔一致的光柵，在游標光柵3.5上選取一段1.9°長度刻有20根光柵，根據游標原理，可以讀出的最小刻度值為0.005°。與只有主動光柵的普通光柵尺相比精度提高20倍。
[0022]度數方式及其余與實施例一一致。
【主權項】
1.一種游標式光柵尺，包括靜止光柵、主動光柵和游標光柵，其特征在于:主動光柵置于靜止光柵上，游標光柵固定在主動光柵的側方，靜止光柵、主動光柵和游標光柵置于一組透鏡內，透鏡A將光源的出射光調制成平行光，透鏡B將光源經過上述光柵后的光線放大后投射到C⑶上。2.如權利要求1所述的游標式光柵尺，其特征在于:透鏡A、透鏡B、光源位置相對固定，與主動光柵一起運動。3.如權利要求1或2所述的游標式光柵尺，其特征在于:CCD將光信號轉化為電信號傳輸到計算機上，計算機通過計數光脈沖數判斷主動光柵的位置，再通過透射過游標光柵的光強判斷游標讀數值。4.如權利要求1或2所述的游標式光柵尺，其特征在于:所述游標式光柵尺為直線光柵尺。5.如權利要求1或2所述的游標式光柵尺，其特征在于:所述游標式光柵尺為圓光柵尺。6.如權利要求3所述的游標式光柵尺，其特征在于:CCD傳輸出來的電信號出現(xiàn)三根靜止光柵刻線的影像所在的長度內有三根游標光柵刻線影像，三根游標刻線的中間一根就是游標讀數，該點位置光強為最大值。7.如權利要求6所述的游標式光柵尺，其特征在于:主動光柵讀數與游標光柵讀數之和即光柵尺整體讀數。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種游標式光柵尺，包括靜止光柵、主動光柵和游標光柵，主動光柵置于靜止光柵上，游標光柵固定在主動光柵的側方，靜止光柵、主動光柵和游標光柵置于一組透鏡內，透鏡A將光源的出射光調制成平行光，透鏡B將光源經過上述光柵后的光線放大后投射到CCD上。本發(fā)明采用游標原理提高光柵尺的測量精度，在靜止光柵上采用普通刻線，測量光柵的主動光柵也采用普通刻線即可，但在游標光柵上選取一定長度上刻有比靜止光柵少一根的刻線。在光柵移動過程中，游標光柵與靜止光柵一定會出現(xiàn)三根動光柵的刻線完全被三根靜止光柵的刻線所在區(qū)間的情況，且這種情況是唯一的。根據游標光柵的度數讀取游標值，加上主動光柵的度數即可讀出光柵度數。
【IPC分類】G01B11/00
【公開號】CN105091747
【申請?zhí)枴緾N201510285785
【發(fā)明人】劉輝, 周恩
【申請人】中國計量學院, 浙江省質量檢測科學研究院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年5月29日