本發(fā)明涉及光柵尺
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺。
背景技術(shù)：
：在精密測(cè)量中，圓光柵尺作為重要的工具，利用光柵的光學(xué)原理，主要進(jìn)行線位移和角位移的測(cè)量。圓光柵尺的關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)主要是在光柵的制造上，光柵的質(zhì)量直接會(huì)影響到檢測(cè)結(jié)果的精度和可靠性。現(xiàn)有的圓光柵尺主要有玻璃圓光柵尺和金屬圓光柵尺，其形式有增量式圓光柵尺和絕對(duì)式圓光柵尺兩種。其中，增量式圓光柵尺需要參考信號(hào)(相對(duì)零點(diǎn))，上電時(shí)須執(zhí)行參考點(diǎn)回零操作。當(dāng)?shù)綦姾?，光柵尺必須重新回零，使得設(shè)備不能恢復(fù)操作。另外，在速度過(guò)快時(shí)，會(huì)產(chǎn)生脈沖信號(hào)丟失而影響準(zhǔn)確性。然而，絕對(duì)式圓光柵尺的每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一個(gè)固定的碼道，測(cè)量示值只與測(cè)量的起始和終止的位置有關(guān)，與中間測(cè)量過(guò)程無(wú)關(guān)，掉電后還可以恢復(fù)當(dāng)前位置，抗干擾性好。但是絕對(duì)式光柵尺編碼復(fù)雜，制造成本高，讀取速度慢，需要搭配相應(yīng)的標(biāo)尺光柵，其測(cè)量精度與標(biāo)尺光柵的精度有很大關(guān)系，因此在高精度測(cè)量中，對(duì)標(biāo)尺光柵刻線要求很高，從而增加了加工成本。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，該圓光柵尺在掉電或者因故障重新開(kāi)機(jī)時(shí)，利用圓光柵尺的絕對(duì)編碼部分輸出的電信號(hào)可以知其實(shí)際位置值，從而避免增量式光柵尺的回零操作。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，包括呈圓環(huán)狀的增量編碼盤(pán)以及位于所述增量編碼盤(pán)的環(huán)狀、且與所述增量編碼盤(pán)為一體的絕對(duì)編碼盤(pán)，所述增量編碼盤(pán)與所述絕對(duì)編碼盤(pán)具有同一旋轉(zhuǎn)中心；還包括用以產(chǎn)生與所述增量編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度所對(duì)應(yīng)的脈沖序列并計(jì)數(shù)的光柵讀數(shù)頭，以及用以將所述絕對(duì)編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電傳感器；還包括能夠通過(guò)所述光柵讀數(shù)頭和所述光電傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)獲取當(dāng)前絕對(duì)位置的顯示裝置。相對(duì)于上述
背景技術(shù)：
，本發(fā)明提供的簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，包括呈圓環(huán)狀的增量編碼盤(pán)以及位于所述增量編碼盤(pán)的環(huán)狀內(nèi)或外、且與所述增量編碼盤(pán)為一體的絕對(duì)編碼盤(pán)，所述增量編碼盤(pán)與所述絕對(duì)編碼盤(pán)同一旋轉(zhuǎn)中心；所述絕對(duì)碼盤(pán)可由兩個(gè)相內(nèi)切偏心圓掩模曝光得到；還包括用以產(chǎn)生與所述增量編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度所對(duì)應(yīng)的脈沖序列并計(jì)數(shù)的光柵讀數(shù)頭，以及用以將所述絕對(duì)編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為模擬電信號(hào)的光電傳感器；還包括將增量柵線計(jì)數(shù)和絕對(duì)編碼角度電信號(hào)一一對(duì)應(yīng)且通過(guò)所述光電傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)獲取當(dāng)前絕對(duì)位置的顯示裝置。也即，本發(fā)明提供的簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，主要包括增量編碼盤(pán)、絕對(duì)編碼盤(pán)、光柵讀數(shù)頭、光電傳感器和顯示裝置；增量編碼在光柵讀數(shù)頭的計(jì)數(shù)下記錄運(yùn)動(dòng)的角度或位移，絕對(duì)編碼用于對(duì)光柵尺的絕對(duì)位置進(jìn)行標(biāo)記，也即光電傳感器用于將絕對(duì)編碼盤(pán)所在的絕對(duì)位置轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，根據(jù)光柵讀數(shù)頭對(duì)應(yīng)輸出的計(jì)數(shù)，矯正細(xì)分后的電壓偏差，存入數(shù)據(jù)表中，獲得每一個(gè)絕對(duì)位置的電壓偏差變化，繪制成表或者擬合出函數(shù)；在測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)光電傳感器產(chǎn)生的電壓輸出值，查找表或者根據(jù)擬合的函數(shù)關(guān)系，直接獲得絕對(duì)位置，從而避免增量式光柵尺的回零操作；也克服了絕對(duì)式圓光柵尺在高精度測(cè)量中成本高的弊端。本發(fā)明提供的圓光柵尺，制作簡(jiǎn)單，成本低廉，測(cè)量過(guò)程快速、準(zhǔn)確、簡(jiǎn)便、抗干擾能力強(qiáng)。優(yōu)選地，所述光柵讀數(shù)頭緊鄰所述增量編碼盤(pán)設(shè)置。優(yōu)選地，所述光電傳感器緊鄰所述絕對(duì)編碼盤(pán)設(shè)置。優(yōu)選地，所述顯示裝置包括用以存儲(chǔ)光柵讀數(shù)頭計(jì)數(shù)和電信號(hào)之間所一一對(duì)應(yīng)的表格和/或擬合后的曲線的存儲(chǔ)部，以及與所述存儲(chǔ)部相連用以將所述光電傳感器所產(chǎn)生的電信號(hào)與所述表格和/或擬合后的所述曲線進(jìn)行比對(duì)以獲取當(dāng)前絕對(duì)位置的獲取部，還包括與所述獲取部連接用以將當(dāng)前絕對(duì)位置進(jìn)行輸出并顯示的輸出部。優(yōu)選地，所述光電傳感器具體為用以將所述絕對(duì)編碼盤(pán)的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)的光電傳感器。優(yōu)選地，所述輸出部具體為led顯示屏。附圖說(shuō)明為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，由于絕對(duì)編碼盤(pán)位于所述增量編碼盤(pán)的環(huán)狀內(nèi)(外)的兩個(gè)外觀設(shè)計(jì)方案的原理功能一致，本實(shí)施例以絕對(duì)編碼盤(pán)位于所述增量編碼盤(pán)的環(huán)狀內(nèi)的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行描述。顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圓光柵尺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中增量編碼盤(pán)和絕對(duì)編碼盤(pán)的示意圖；圖3為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第一位置；圖4為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第二位置；圖5為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第三位置；圖6為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第四位置；圖7為圖2中的絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中光電傳感器所輸出的電壓信號(hào)的示意圖；圖8為將圖7中的電壓信號(hào)細(xì)分后所對(duì)應(yīng)的不同位置的示意圖。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。為了使本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參考圖1至圖8，圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的圓光柵尺的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中增量編碼盤(pán)和絕對(duì)編碼盤(pán)的示意圖；圖3為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第一位置；圖4為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第二位置；圖5為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第三位置；圖6為圖2中絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中所處的第四位置；圖7為圖2中的絕對(duì)編碼盤(pán)在旋轉(zhuǎn)一周過(guò)程中光電傳感器所輸出的電壓信號(hào)的示意圖；圖8為將圖7中的電壓信號(hào)細(xì)分后所對(duì)應(yīng)的不同位置的示意圖。本發(fā)明提供的一種簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，主要包括增量編碼盤(pán)11、絕對(duì)編碼盤(pán)12、光柵讀數(shù)頭2、光電傳感器3和顯示裝置；其中，增量編碼盤(pán)11和絕對(duì)編碼盤(pán)12可以統(tǒng)稱為光柵編碼盤(pán)；增量編碼盤(pán)11可以采用光刻方法制作，絕對(duì)編碼盤(pán)12可以采用掩膜-曝光的工藝生產(chǎn)；當(dāng)然，增量編碼盤(pán)11和絕對(duì)編碼盤(pán)12的設(shè)置方式還可以參考現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的核心是將增量編碼盤(pán)11與絕對(duì)編碼盤(pán)12結(jié)合，將增量編碼盤(pán)11設(shè)置呈圓環(huán)狀，絕對(duì)編碼盤(pán)12位于增量編碼盤(pán)11圓環(huán)內(nèi)或外，且與所述增量偏碼盤(pán)11一體設(shè)計(jì)，如說(shuō)明書(shū)附圖1與附圖3所示。所述圓光柵尺繞軸o旋轉(zhuǎn)，圓光柵尺的增量編碼盤(pán)11利用光柵讀數(shù)頭2進(jìn)行計(jì)數(shù)，該計(jì)數(shù)值與增量編碼盤(pán)11的旋轉(zhuǎn)角度相對(duì)應(yīng)；圓光柵尺的絕對(duì)編碼盤(pán)12利用光電傳感器3將絕對(duì)編碼盤(pán)12的旋轉(zhuǎn)角度轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；為了實(shí)現(xiàn)光柵讀數(shù)頭2和光電傳感器3的正常工作，光柵讀數(shù)頭2可以緊鄰增量編碼盤(pán)11設(shè)置，光電傳感器3緊鄰絕對(duì)編碼盤(pán)12設(shè)置；當(dāng)然，光柵讀數(shù)頭2和光電傳感器3的設(shè)置方式以及工作原理可以參考現(xiàn)有技術(shù)，本文不再贅述。本發(fā)明的圓光柵尺還包括顯示裝置，顯示裝置與光柵讀數(shù)頭2和光電傳感器3相連，并且能夠?qū)⒐鈻抛x數(shù)頭2產(chǎn)生的脈沖序列的計(jì)數(shù)和光電傳感器3產(chǎn)生的電信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，且通過(guò)光電傳感器3所產(chǎn)生的電信號(hào)獲取當(dāng)前絕對(duì)位置。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明以說(shuō)明書(shū)附圖3至附圖6為例，絕對(duì)編碼盤(pán)12以o為圓心，按照順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，依次經(jīng)歷第一位置至第四位置；其中，附圖3中的p0-0為絕對(duì)編碼盤(pán)12的初始位置，也即第一位置；當(dāng)絕對(duì)編碼盤(pán)12旋轉(zhuǎn)至第二位置時(shí)，也即附圖4中的p0-n/2的位置；當(dāng)絕對(duì)編碼盤(pán)12旋轉(zhuǎn)至第三位置時(shí)，也即附圖5中的p0-n的位置；當(dāng)絕對(duì)編碼盤(pán)12旋轉(zhuǎn)至第四位置時(shí)，也即附圖6中的p0-i的位置。也即，光柵編碼盤(pán)繞軸o轉(zhuǎn)動(dòng)，光柵讀數(shù)頭2用于計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中增量編碼所對(duì)應(yīng)的角度；光電傳感器3將轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的絕對(duì)編碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號(hào)并輸出；光柵編碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)一周(2π)的過(guò)程中，獲取光電傳感器3所產(chǎn)生的電壓信號(hào)，電壓經(jīng)歷從0到最大值vmax再到0的周期變化，一個(gè)周期內(nèi)電壓變化下表1所示；表1：電壓信號(hào)與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系電壓/v0v1v2......vmax位置p0_0p0_1p0_2......p0_n說(shuō)明書(shū)附圖7示出了光柵編碼盤(pán)(包括增量編碼盤(pán)11和絕對(duì)編碼盤(pán)12)在旋轉(zhuǎn)一周(2π)的過(guò)程中，電壓v的隨著位置的變化；本文中的電信號(hào)可以為光電傳感器3所產(chǎn)生的電壓信號(hào)；當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需要，電信號(hào)還可以為其他類型的信號(hào)，本文不再贅述。根據(jù)增量編碼部分對(duì)應(yīng)輸出的脈沖序列的計(jì)數(shù)，矯正細(xì)分后的電壓偏差，存入數(shù)據(jù)表中，獲得每一個(gè)絕對(duì)位置的電壓偏差變化，繪制成表或者擬合出函數(shù)；在測(cè)量過(guò)程中，根據(jù)光電傳感器3產(chǎn)生的電壓輸出值，查找表或者根據(jù)擬合的函數(shù)關(guān)系，直接獲得絕對(duì)位置，如表1所示不同的電壓值對(duì)應(yīng)相應(yīng)的位置。與此同時(shí)，本發(fā)明利用顯示裝置將當(dāng)前的位置顯示，以便及時(shí)獲知當(dāng)前位置。其中，光電傳感器3工作原理為：在光源的照射下，旋轉(zhuǎn)的圓光柵尺的絕對(duì)編碼盤(pán)12遮擋光源，使光電傳感器感光面積發(fā)生周期性變化，產(chǎn)生與之對(duì)應(yīng)周期變化的電信號(hào)。針對(duì)上述顯示裝置，其可以包括存儲(chǔ)部、獲取部和輸出部；存儲(chǔ)部能夠?qū)⒚}沖序列和電信號(hào)之間所一一對(duì)應(yīng)的表格和/或擬合后的曲線進(jìn)行存儲(chǔ)，也即將表1和/或附圖8的內(nèi)容進(jìn)行存儲(chǔ)；獲取部與存儲(chǔ)部相連，在實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，光電傳感器3產(chǎn)生的實(shí)際電信號(hào)發(fā)送至獲取部，獲取部將該實(shí)際電信號(hào)與表1中的電信號(hào)和/或附圖8中曲線的電信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而得到當(dāng)前絕對(duì)位置；并利用輸出部將當(dāng)前絕對(duì)位置進(jìn)行輸出并顯示；其中，表1中電壓與位置的對(duì)應(yīng)關(guān)系應(yīng)與附圖8中的曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系相一致，也即無(wú)論將實(shí)際電信號(hào)與表1中的電信號(hào)還是與附圖8中曲線的電信號(hào)進(jìn)行比對(duì)，得到的當(dāng)前絕對(duì)位置應(yīng)一致。當(dāng)然，本發(fā)明的輸出部可以為led顯示屏，也即利用led顯示屏顯示出當(dāng)前絕對(duì)位置。本發(fā)明提供的簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺，從增量式圓光柵尺和絕對(duì)式圓光柵尺的優(yōu)點(diǎn)出發(fā)，將普通圓光柵尺的增量編碼部分和絕對(duì)編碼部分結(jié)合在一起，并增加光電傳感器(或光電傳感器陣列)；不僅解決了增量式圓光柵尺高速時(shí)易丟脈沖和掉電后無(wú)法重新啟動(dòng)的缺點(diǎn)，而且也克服了絕對(duì)式圓光柵尺在高精度測(cè)量中成本高的弊端。以上對(duì)本發(fā)明所提供的簡(jiǎn)易絕對(duì)圓光柵尺進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12