[发明专利]软碰撞光栅尺及其测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及测量仪器领域技术，尤其是指一种软碰撞光栅尺及其测量方法。

背景技术

光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。

如图1所示，为目前使用的一种光栅尺结构，包括有固定主尺1和滑动副尺2，该固定主尺1相对被测物3固定不动，固定主尺1上设置有刻度4，该滑动副尺2相对固定主尺1可滑动地设置，滑动副尺2上固定有测头5，且滑动副尺2上设置有参照点6，该参照点6与刻度4彼此对应。测量时，将固定主尺1固定于被测物3外，并使测头5伸入被测物3的孔槽7中，通过移动滑动副尺2而带动测头5同步移动，并使测头5先后与孔槽7的第一阻挡面8和第二阻挡面9碰撞，以此测出滑动副尺2相对固定主尺1左移和右移的距离，最后将左移和右移的距离相加，再加上测头的直径或宽度即可得到第一阻挡面8和第二阻挡面9之间的距离。

上述现有的光栅尺结构，虽可提供给使用者测量两点之间直线距离的功效，确实具有进步性，但是在实际使用时却发现其自身结构和使用性能上仍存在有诸多不足，造成现有的光栅尺在实际应用上，未能达到最佳的使用效果和工作效能，现将其缺点归纳如下：首先，由于测头固定于滑动副尺上随滑动副尺同步移动，在测量的过程中，该测头与第一阻挡面或第二阻挡面会发生硬性的碰撞，容易造成测头损坏，影响测量作业的正常进行。其次，由于该测头与第一阻挡面或第二阻挡面发生碰撞后会使滑动副尺惯性地反向移动，造成测量精度有限，不可能对被测物实现快精准地测量。

发明内容

有鉴于此，本发明针对现有技术存在之缺失，其主要目的是提供一种软碰撞光栅尺及其测量方法，其能有效解决现有之光栅尺在测量过程中容易碰坏而影响测量作业正常进行的问题。

本发明的另一目的是提供一种软碰撞光栅尺及其测量方法，其能有效解决现有之光栅尺测量精度有限的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下之技术方案：

一种软碰撞光栅尺，包括有固定主尺、滑动副尺和活动测头；该滑动副尺相对固定主尺可滑动地设置，该滑动副尺和固定主尺上设置有彼此对应的光栅刻度；该活动测头随滑动副尺同步移动，且活动测头相对滑动副尺可滑动地设置，该活动测头和滑动副尺上设置有彼此对应的参照刻度；以及，针对该活动测头设置有缓冲机构。

作为一种优选方案，所述缓冲机构设置于活动测头和滑动副尺之间，该缓冲机构包括有两缓冲弹性件，该两缓冲弹性件的一端与滑动副尺连接，两缓冲弹性件的另一端分别对应与活动测头的两端连接。

作为一种优选方案，所述缓冲弹性件为弹簧。

作为一种优选方案，所述活动测头包括有一基部以及于该基部向外延伸出的头部。

作为一种优选方案，所述光栅刻度包括有设置于固定主尺上的第一光栅刻度以及设置于滑动副尺上的第二光栅刻度；该参照刻度包括有两设置于滑动副尺上的第一参照刻度和一设置于活动测头上的第二参照刻度，该第二参照刻度位于两第一参照刻度之间，原位状态时，该第二参照刻度位于该两第一参照刻度的中间位置。

作为一种优选方案，进一步包括有读数系统，该读数系统包括有第一光电器件、第二光电器件、计数器、锁存器和运算器；前述第一光栅刻度和第二光栅刻度均与第一光电器件连接，该第一光电器件连接该计数器；前述第一参照刻度和第二参照刻度均连接第二光电器件，该第二光电器件和计数器均连接锁存器，该锁存器连接运算器。

一种如权利要求1所述软碰撞光栅尺的测量方法，包括的步骤有

（1）将活动测头的伸出端置于被测物的第一阻挡面和第二阻挡面之间，其中该活动测头伸出端的宽度为L，并将固定主尺固定，记录下滑动副尺相对固定主尺的原始位置以及活动测头相对滑动副尺的原始位置；

（2）使滑动副尺朝向第一阻挡面滑动而使得活动测头抵于该第一阻挡面上，测出活动测头相对滑动副尺位移的距离为S1，以及测出滑动副尺相对固定主尺位移的距离为S2；

（3）使滑动副尺和活动测头回到原始位置，并使滑动副尺朝向第二阻挡面滑动而使得活动测头抵于第二阻挡面上，测出活动测头相对滑动副尺位移的距离为S3；以及测出滑动副尺相对固定主尺位移的距离为S4；

（4）计算出被测物之第一阻挡面和第二阻挡面之间的距离为：(S2-S1)+(S4-S3)+L。