[发明专利]绝对式光栅尺

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种绝对式光栅尺，一种用于测量长度的精确测量仪器。

【背景技术】

用于位置测量的光栅尺，在机械加工业中有很广泛的应用，其性能影响到机械加工的质量。

目前，公知的用来精密测量物体的移动位移的工具的光栅尺主要包括增量式和绝对式两种。其中绝对式光栅尺在逐渐得到较大的应用，其主要优点就是不需要寻找参考原点，可以在断电以后，任何给电时对位置进行测量。因此，其在数控机床上有很广泛的应用前景。

一般的三轨道绝对式光栅尺，除了带有绝对位置信息的绝对码道和用来产生细分位置信息的增量码道，还有一个增量码道，在进行测量时，为了接收增量码道入射的参考信号需要很多的光电接受元件，使得电路较复杂，且要在信号处理过程当中进行平均作用消除噪声，电路处理信号难度较大。

【发明内容】

为解决现有技术绝对式光栅尺中电路较复杂，信号处理难度较大的问题，有必要提供一种电路结构较简单且信号处理较简单的绝对式光栅尺。

一种绝对式光栅尺，其包括一标准光栅、一光电探测器、及一光源，该绝对式光栅尺进一步包括一扫描掩膜，该光源发出光线，经由该扫描掩膜射入该标准光栅，该光电探测器探测由该标准光栅滤光形成的光信号，分别为绝对位置信号、参考位置信号及细分信号。该参考位置信号包括两路，其中一路为两个半透光信号的组合，另一路为一完全不透光信号和一完全透光信号的组合。

相对于现有技术，该绝对式光栅尺设置的扫描掩膜与标准光栅配合对入射光进行光栅过滤处理，得到两路分别代表完全透光区域和完全不透光区域的信号，确定了参考位置信号，解决了绝对位置粗读数与细分读数的问题；且上述设置确定的参考位置信号为一光学平均信号，无需再进行电子平均，简化了读数电路，减少了电路处理难度。

【附图说明】

图1是本发明绝对式光栅尺的光学结构示意图。

图2是图1所示绝对式光栅尺的光电原理示意图。

图3是图1所示的扫描掩膜的结构示意图。

图4是图1所示绝对式光栅尺的读取的信号示意图

【具体实施方式】

请参阅图1至图3，图1是是本发明绝对式光栅尺的光学结构示意图。图2是图1所示绝对式光栅尺的光电原理示意图。图3图1所示的扫描掩膜的结构示意图。该绝对式光栅尺800主要包括一标准光栅19，一扫描掩膜20，一光电探测器18，一信号处理电路100，一光学系统(图未示)及一光源30。该光源30发出光线，经由该光学系统转换为准直入射光线，该准直入射光线经由该扫描掩膜20射入该标准光栅19，该光电探测器18是接收从该标准光栅19入射的光信号并输出至该信号处理电路100进行处理。该光源可为激光二极管。

请再参阅图2，该标准光栅19包括一参考码道16、一增量码道17及一绝对码道15。该绝对码道15、该参考码道16及该增量码道17依序相互平行排成一列。该增量码道17为具有某一周期的增量刻轨，其透光和不透光部分具有相同的周期和宽度。该参考码道16也为一增量刻轨，其透光和不透光部分同样具有相同的周期和宽度，且其透光和不透光部分较该增量码道17的透光和不透光部分的宽度大。该绝对码道15上面是表征绝对位置信息的图案是伪随机码，各码元的码字按顺序的排列在码道上，分别标注为：“C1、C2、C4、C5、C6......”。其中，每一码元随机的代表具有相同宽度的透光部分或不透光部分，可设定透光部分和不透光部分分别代表‘0’或者‘1’，则该连续的若干码元，构成一个完整的码字，对应唯一的一个绝对位置值。

请再参阅图3，该扫描掩膜20包括一第一刻轨21、第二刻轨22及一全透明部分23。该第二刻轨22上的刻线排布与该增量码道17上的刻线相对应，同通常的增量光栅尺的中用到的扫描光栅刻线一样，其透光部分和不透光部分具有相同周期和宽度。该第一刻轨21的刻线对应于该参考码道16上的刻线，是具有特定图案特点的指示光栅。该第一刻轨21上的透光和不透光部分具有相同周期，但二者宽度不同，每一不透光部分的宽度较每一透光部分宽。但，该第一刻轨21上一透光部分与不透光部分的宽度之和与该参考码道16上一透光部分与不透光部分的宽度之和相等。该全透明部分23与该标准光栅上的绝对码道15相对应。参考码道对应的指示光栅上的透光部分与不透光部分的宽度比为3∶1，参考码道对应的标准光栅上透光部分与不透光部分的宽度比为1∶1。