絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置及其裝配方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置及其裝配方法，屬于光柵尺裝配技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]絕對式光柵尺主要應(yīng)用于高檔數(shù)控系統(tǒng)中做全閉環(huán)，其優(yōu)點(diǎn)為:系統(tǒng)上電便可得到絕對位置，無需尋找零位，并且是光學(xué)探測，非接觸式不易磨損，絕對式光柵尺是未來數(shù)控行業(yè)的必備關(guān)鍵部件。
[0003]在絕對式光柵尺整個(gè)的裝配過程中，光源系統(tǒng)與指示光柵滑架的裝配環(huán)節(jié)至關(guān)重要，直接決定著絕對式光柵尺是否裝配合格，并影響使用過程中的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決光柵尺的光源自動(dòng)裝配的問題，提出了一種絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置及其裝配方法。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案如下:
[0006]絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置，其包括:信號提取參考光柵、指示光柵、光電傳感器、第一觸發(fā)開關(guān)、第二觸發(fā)開關(guān)、下位機(jī)模塊、上位機(jī)模塊、二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)和一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)；
[0007]指示光柵和光電傳感器在同一條中心軸上，且與光源的光軸重合；
[0008]信號提取參考光柵以中心軸為中心，在X方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
[0009]第二觸發(fā)開關(guān)位于中心軸下方，且在信號提取參考光柵下邊框的下面;第一觸發(fā)開關(guān)位于第二觸發(fā)開關(guān)的左側(cè)，與中心軸的距離為三分之一信號提取參考光柵長度，且與第二觸發(fā)開關(guān)平行設(shè)置;第一觸發(fā)開關(guān)和第二觸發(fā)開關(guān)分別與下位機(jī)模塊相連；
[00?0]光源發(fā)出的光經(jīng)過信號提取參考光柵和指不光柵后入射到光電傳感器，光電傳感器將接收到的光信號轉(zhuǎn)換為電信號后，將電信號傳給下位機(jī)模塊進(jìn)行信號轉(zhuǎn)換和處理，然后下位機(jī)模塊將處理后的電信號傳給上位機(jī)模塊，上位機(jī)模塊對信號分析后向二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)和一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)發(fā)出調(diào)整指令；
[0011]二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)和一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)均與光源連接，二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)光源在X和y方向的位移，一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)光源在OZ方向的轉(zhuǎn)角。
[0012]信號提取參考光柵包括刻線a、刻線b和擋片，擋片設(shè)置在信號提取參考光柵的下邊框中心處，指示光柵包括刻線c和刻線d，光電傳感器包括增量傳感器和絕對傳感器，刻線
a、刻線c和增量傳感器位置對應(yīng)，刻線b、刻線d和絕對傳感器位置對應(yīng)，并且刻線a與刻線c刻線圖案都是黑白相間周期分布的，刻線b右側(cè)三分之一刻線不透光，刻線d全部透光，且刻線d尺寸不大于刻線b的不透光刻線尺寸。
[0013]信號提取參考光柵運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一觸發(fā)開關(guān)和第二觸發(fā)開關(guān)被擋片觸發(fā)。
[0014]下位機(jī)模塊包括信號轉(zhuǎn)換模塊、信號處理模塊以及串口轉(zhuǎn)USB模塊，上位機(jī)模塊包括串口程序模塊以及信號分析模塊，光電傳感器輸出信號到信號轉(zhuǎn)換模塊，信號轉(zhuǎn)換模塊輸出信號到信號處理模塊，信號處理模塊輸出信號到串口轉(zhuǎn)USB模塊，串口轉(zhuǎn)USB模塊輸出信號到串口程序模塊，串口程序模塊輸出信號到信號分析模塊，信號分析模塊驅(qū)動(dòng)二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)和一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)光源的位置。
[0015]所述的絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置的絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配方法，包括以下步驟:
[0016]步驟一，絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置上電，在上位機(jī)模塊設(shè)定光電傳感器輸出的增量信號和絕對信號的閾值；
[0017]步驟二，信號提取參考光柵以中心軸為中心，在X方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度不小于信號提取參考光柵尺寸的三分之二；
[0018]步驟三，信號提取參考光柵的擋片觸發(fā)到第二觸發(fā)開關(guān)，下位機(jī)模塊接收到第二觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)信號后，采集增量傳感器和絕對傳感器分別輸出的增量信號和絕對信號，然后，下位機(jī)模塊將信號傳到上位機(jī)模塊；
[0019]步驟四，信號提取參考光柵的擋片觸發(fā)到第一觸發(fā)開關(guān)，下位機(jī)模塊接收到第一觸發(fā)開關(guān)的觸發(fā)信號后，采集絕對傳感器輸出的絕對信號，然后，下位機(jī)模塊將絕對信號傳到上位機(jī)模塊；
[0020]步驟五，上位機(jī)模塊分析步驟三和步驟四中得到數(shù)據(jù)，如果增量信號和絕對信號滿足設(shè)定的閾值，將光源位置固定，完成光源的裝配;如果增量信號和絕對信號不滿足設(shè)定的閾值，上位機(jī)模塊驅(qū)動(dòng)一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)和二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)，調(diào)整光源位置，直到閾值滿足要求。
[0021 ]本發(fā)明的有益效果為:采用特定的信號提取參考光柵和觸發(fā)開關(guān)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)地在恰當(dāng)?shù)奈恢脕聿杉隽啃盘柡徒^對信號，并且采用USB通信，應(yīng)用性更強(qiáng)，同時(shí)，在上位機(jī)自動(dòng)分析增量信號和絕對信號，自動(dòng)反饋調(diào)節(jié)光源與指示光柵的相對位置，解決了絕對式光柵尺光源與指示光柵滑架的裝配問題，實(shí)現(xiàn)了快速、自動(dòng)化、高精度的工藝環(huán)節(jié)，大幅度提高生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0022]圖1本發(fā)明絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2本發(fā)明所述的第一觸發(fā)開關(guān)和第二觸發(fā)開關(guān)位置以及信號提取參考光柵運(yùn)動(dòng)行程示意圖。
[0024]圖3本發(fā)明絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0026]如圖1所示，一種絕對式光柵尺光源自動(dòng)裝配裝置，包括:信號提取參考光柵2、指不光柵3、光電傳感器4、第一觸發(fā)開關(guān)5、第二觸發(fā)開關(guān)6、下位機(jī)模塊7、上位機(jī)模塊8、二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)9以及一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)10。信號提取參考光柵2包括刻線a21、刻線b22和擋片23，擋片23設(shè)置在信號提取參考光柵2的下邊框中心處，指示光柵3包括刻線c31和刻線d32，光電傳感器4包括增量傳感器41和絕對傳感器42，下位機(jī)模塊7包括信號轉(zhuǎn)換模塊71、信號處理模塊72以及串口轉(zhuǎn)USB模塊73，上位機(jī)模塊8包括串口程序模塊81以及信號分析模塊82，指不光柵3和光電傳感器4在同一條中心軸上，且與光源I的光軸重合，信號提取參考光柵2安裝到一維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)動(dòng)子d的中心上，并且動(dòng)子是以中心軸為中心做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，指示光柵3間接固定到一維運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的定子上，刻線a21、刻線c31和增量傳感器41位置對應(yīng)，刻線b22、刻線d3和絕對傳感器42位置對應(yīng)，并且刻線a21與刻線c31刻線圖案都是以20um周期，占空比50%分布的，刻線b22右側(cè)三分之一不透光，刻線d32全部透光，且刻線d32尺寸不大于刻線b22的不透光刻線尺寸，下位機(jī)模塊7的信號轉(zhuǎn)換模塊71將光電傳感器4輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，可以使用模數(shù)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)，如MAX1379，信號處理模塊72接收信號轉(zhuǎn)換模塊71輸出的數(shù)字信號，并輸出給串口轉(zhuǎn)USB模塊73，信號處理模塊72可以使用FPGA實(shí)現(xiàn)，串口轉(zhuǎn)USB模塊73將數(shù)據(jù)以USB的形式上傳給上位機(jī)模塊8，串口轉(zhuǎn)USB模塊73可采用FT245，串口程序模塊81接收數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換為串口協(xié)議的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸給信號分析模塊82; 二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)9以及一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)10將光源I夾緊，并放置在中心軸附近，光源I的光軸近似垂直信號提取參考光柵2表面，信號分析模塊82經(jīng)過分析后，自動(dòng)驅(qū)動(dòng)二維位移微調(diào)機(jī)構(gòu)9和一維旋轉(zhuǎn)微調(diào)機(jī)構(gòu)10，調(diào)節(jié)光源I的位置。
[0027]如圖2所示，第二觸發(fā)開關(guān)6位于中心軸下方，且在擋片23的下面，第一觸發(fā)開關(guān)5位于第二觸發(fā)開關(guān)6的左側(cè)，與中心軸的距離為三分之一信號提取參考光柵2長度，且與第二觸發(fā)開關(guān)6平行設(shè)置;第一觸發(fā)開關(guān)5和第二觸發(fā)開關(guān)6分別與下位機(jī)模塊7相連;信號提取參考光柵2以中心軸為中心，在X方向上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且往復(fù)運(yùn)動(dòng)的幅度不小于信號提取參考光柵2尺寸的三分之二。