[实用新型]高精度光栅测量装置

说明书

本实用新型是一种能够测量角度或位移量的光栅测量装置，属于自动测量仪器的技术领域。

光栅技术已广泛用于数控加工设备和测控仪器中，用于自动测量位移测角，以实现加工自动化、测量数字化等等。因为光栅本身的分辨率较低(一般位移的分辨率为10μm，角度为1度)为了满足实用要求，得到较高的分辨率，传统方法是用硬件细分电路将光栅信号进一步细分，但其细分数做不高(做到40细分难度就很大)、电路复杂、频响低、易引入干扰、温漂大及可靠性低等，难以实现高精度测量。近年，也有人提出了软件细分法，但这种方法是用查表的方法，对硬件精度要求苛刻，制作表格需要大量的样本，难度大且复杂，精度受限。为了满足一些高精度测量的需要，国外有的单位采取了在光栅上密集刻线的方法，这种方法需要高精度的、价格昂贵的刻线设备，且合格率低，成本很高，其产品价格昂贵，其应用受限。

本实用新型的发明目的就是提供一种结构简单、操作方便、可实现精密测量的高精度光栅测量装置。

本实用新型的高精度光栅测量装置由光栅传感器电路、前置电路、多路开关、模数转换电路、微机所组成，该5部分电路按顺序依次串联相接，微机的输出端还分别与多路开关和模数转换电路的输入端相接。在运算放大器A₅与A₆反相输入端之间接有一个可变电阻W₁，在运算放大器A₈与A₉的反相输入端之间接有一个可变电阻W₂。前置电路的输出端即运算放大器A₇、A₁₀的输出端分别与多路开关的输入端即集成电路U₂的“CH1、CH2”端相接。多路开关的另二个输入端即集成电路U₂的“A₀、A₁”端，与微机对应的“A₀、A₁”端相接。

本实用新型的优点在于该装置结构简单，操作方便，测量精度高。通常在测量过程中如果仅通过记录莫尔条纹数(计数输出信号的周期数)来测量光栅的位移，其分辨率仅为光栅的栅距，既使采用100线/mm的光栅，其分辨率也仅为10μm。这一分辨率是不能满足大多数应用要求的。因此，为了得到比栅距更小的位移量，必须测量莫尔条纹移过的距离，也就是必须对输出信号进行细分，通常采用内插法进行细分，即在莫尔条纹变化的一个周期内，给出N个计数脉冲，以减小脉冲当量(即每个脉冲所相当的位移量减小到原来的1/N，则分辨率提高N倍)，传统的细分方法是用纯硬件实现，存在上述若干缺点，因此，本实用新型的细分测量装置可实现连续细分，使分辨率大大提高，硬件电路大大减化。从而使可靠性大大提高。

图1是本实用新型信号处理部分的电路结构框图。其中有光栅传感器电路1、前置电路2、多路开关3、模数转换电路4、微机5。

图2是本实用新型的电原理图。

本实用新型的实施例如下：

光栅传感器电路1包括集成电路运算放大器A₁～A₄，前置电路2包括集成运算放大器A₅～A₁₀，多路开关3包括集成多路模拟开关电路U₂，其型号为“AD7501”，模数转换电路4包括集成模数转换器电路U₃，其型号为“AD574”，微机4采用单板机。