專利名稱：高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光柵編碼器的圓光柵(以下稱動(dòng)光柵)和指標(biāo)光柵(以下稱靜光柵)，特別是高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵。
背景技術(shù)：
光柵編碼器是一種增量式測量角度、角速度和角加速度的傳感器。有的場合，這種傳感器還要在轉(zhuǎn)動(dòng)一周或轉(zhuǎn)動(dòng)某一特定角度時(shí)輸出一個(gè)基準(zhǔn)零線信號(hào)。公知取信號(hào)的辦法是在組成光柵編碼器的動(dòng)光柵和靜光柵的柵線區(qū)近鄰光刻上一條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫，當(dāng)動(dòng)靜光柵上的光縫對準(zhǔn)時(shí)，通過這對光縫的光就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)光能量極限。如果動(dòng)靜光柵上的光縫都是透光的，其它區(qū)不透光，就會(huì)有一個(gè)光能量峰值(本說明書以下均以此為例)；如果動(dòng)光柵上的光縫不透光，其它區(qū)透光，靜光柵的光縫透光，其它區(qū)不透光，則就有光能量谷值。這種光能量達(dá)到峰值或谷值的光照射到光電接收器上，就可以使光電接收器輸出零線電信號(hào)。
這種一條光縫的基準(zhǔn)零線只適用于光柵柵距較大的場合。當(dāng)光柵柵距很小，小到只有1個(gè)光柵柵距的單光縫透過的光能量不能有效地驅(qū)動(dòng)接收零線信號(hào)的光電接收器，不能使其輸出有用的電信號(hào)時(shí)，就要考慮增加光縫來增加信號(hào)的光能量，就用多縫。在排列多條光縫的位置時(shí)，有時(shí)會(huì)把其中的若干個(gè)光縫拼合起來組成寬光縫，可以更有效，就形成多拼縫基準(zhǔn)零線。多拼縫基準(zhǔn)零線的每一條光縫和寬光縫都會(huì)通過光能量。當(dāng)動(dòng)靜光柵上的多拼縫基準(zhǔn)零線上的所有的光縫和寬光縫都對準(zhǔn)時(shí)，通過多拼縫基準(zhǔn)零線的光能量的集合達(dá)到光能量極限。這時(shí)光電接收器接收到的達(dá)到光能量極限的光就是光信號(hào)，光電接收器這時(shí)就輸出有效的基準(zhǔn)零線電信號(hào)。這個(gè)位置只有一個(gè)光柵柵距寬，仍然相當(dāng)于單光縫輸出信號(hào)的寬度。偏離這個(gè)位置時(shí)，個(gè)別的光縫和寬光縫對準(zhǔn)時(shí)通過的光能引起的光電接收器輸出的電能為噪聲。公知信號(hào)是有用的，噪聲是有害的。光電接收器的電輸出與動(dòng)靜光柵的零線組掃瞄時(shí)通過光縫對的光能量成正比，要獲得高信噪比的電信號(hào)，就要求光柵設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出高信噪比的基準(zhǔn)零線，使得動(dòng)靜光柵處在基準(zhǔn)零線信號(hào)位置時(shí)，信號(hào)光能量盡量高，偏離信號(hào)位置時(shí)，通過這對零線組的噪聲光能量盡量低，也就是使這種對稱多拼縫基準(zhǔn)零線的信噪比高。
圖1是現(xiàn)有的光柵編碼器的光柵基準(zhǔn)零線方案示意圖。其中，2A是德國海登哈因(Heidenhain)公司的光柵的多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為2.71；2B是日本法納克(Fanuc)公司的多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為2.67；2C是日本納密控(Nemicon)公司的光柵的多縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比是3，但只適用于柵距較大的場合(光縫少)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的提供一種高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，這些排列中的任何一種光柵的基準(zhǔn)零線信噪比都大于或等于3，即高信噪比。
本實(shí)用新型的任務(wù)是通過以下措施來完成的高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，其特征是它的基準(zhǔn)零線方案由多條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區(qū)和周邊區(qū)的透光性與光縫的透光性相反，所述基準(zhǔn)零線方案有一條對稱軸。
所述寬光縫均由2條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫拼合成。
柵線近鄰的基準(zhǔn)零線方案采用2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K壹拾壹種排列方式中的一種，其排列規(guī)律分別如下2A，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S18S15S14S9S6S4.5W3W2W1W；2B，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S15S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2C，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S15S9S6S4.5W3W2W1W；2D，W1W2W3W5W7W9.5S14S15S14S9.5W7W5W3W2W1W；2E，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2F，W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W；
2G，W1W2W3W5W6.5S9S14S9S6.5W5W3W2W1W；2H，W2W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W2W；2I，W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W；2J，W1W2W3W5W6.5S9S6.5W5W3W2W1W；2K，W1W2W3W4.5S6S4.5W3W2W1W；其中，W代表寬為1個(gè)光柵柵距的光縫，S代表寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫，數(shù)字表示單位為1個(gè)光柵柵距的間隔區(qū)及其寬度。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵所列的壹拾壹種基準(zhǔn)零線方案組合中的每一種排列，這些排列均有一條對稱軸。這些排列中的任何一種的信噪比都大于或等于3，即高信噪比。使用本實(shí)用新型的光柵編碼器精度高、頻帶寬、穩(wěn)定可靠。


圖1是現(xiàn)有的光柵編碼器的光柵基準(zhǔn)零線方案示意圖。
圖2是本實(shí)用新型高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵基準(zhǔn)零線方案示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述以信號(hào)光能量為1，噪聲光能應(yīng)為信號(hào)光能量的某一個(gè)分?jǐn)?shù)或小數(shù)。本實(shí)用新型用多條寬度為1個(gè)光柵柵距的光縫加上由多條光縫拼合成的寬光縫，按一定規(guī)律排列(參見圖2的2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K)，使得通過基準(zhǔn)零線的噪聲光能量小于等于信號(hào)光能的三分之一。也就是信噪比達(dá)到3以上(含3)。由于這些排列有中間對稱軸，故稱對稱型。
如圖2所示，本實(shí)用新型高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，A區(qū)示出光柵柵線區(qū)；2A區(qū)示出總寬為155個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和10條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為4；2B區(qū)示出總寬為124個(gè)光柵柵距的由10條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和8條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3.71；2C區(qū)示出總寬為118個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和8條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為4；2D區(qū)示出總寬為118個(gè)光柵柵距的由12條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和4條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為4；2E區(qū)示出總寬為91個(gè)光柵柵距的由10條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和6條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3.67；2F區(qū)示出總寬為85個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和6條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為4；2G區(qū)示出總寬為85個(gè)光柵柵距的由10條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和4條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為4.5；2H區(qū)示出總寬為64個(gè)光柵柵距的由10條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和4條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3；2I區(qū)示出總寬為58個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和4條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3.2；2J區(qū)示出總寬為58個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和2條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3.5；2K區(qū)示出總寬為39個(gè)光柵柵距的由8條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和2條寬為2個(gè)光柵柵距的寬光柵組成的對稱多拼縫基準(zhǔn)零線方案，信噪比為3。
權(quán)利要求1.高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，其特征是它的基準(zhǔn)零線方案由多條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區(qū)和周邊區(qū)的透光性與光縫的透光性相反，所述基準(zhǔn)零線方案有一條對稱軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，其特征是所述寬光縫均由2條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫拼合成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，其特征是柵線近鄰的基準(zhǔn)零線方案采用2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K壹拾壹種排列方式中的一種，其排列規(guī)律分別如下2A，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S18S15S14S9S6S4.5W3W2W1W；2B，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S15S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2C，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S15S9S6S4.5W3W2W1W；2D，W1W2W3W5W7W9.5S14S15S14S9.5W7W5W3W2W1W；2E，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2F，W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W；2G，W1W2W3W5W6.5S9S14S9S6.5W5W3W2W1W；2H，W2W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W2W；2I，W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W；2J，W1W2W3W5W6.5S9S6.5W5W3W2W1W；2K，W1W2W3W4.5S6S4.5W3W2W1W；其中，W代表寬為1個(gè)光柵柵距的光縫，S代表寬為2個(gè)光柵柵距的寬光縫，數(shù)字表示單位為1個(gè)光柵柵距的間隔區(qū)及其寬度。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵，它的基準(zhǔn)零線方案由多條寬為1個(gè)光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區(qū)和周邊區(qū)的透光性與光縫的透光性相反，所述基準(zhǔn)零線方案有一條對稱軸。這些排列中的任何一種的信噪比都大于或等于3，即高信噪比。使用本實(shí)用新型高信噪比對稱多拼縫基準(zhǔn)零線光柵的光柵編碼器精度高、頻帶寬。
文檔編號(hào)G02B5/18GK2650155SQ20032012040
公開日2004年10月20日 申請日期2003年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月5日
發(fā)明者夏立新 申請人:夏立新