[实用新型]组合形多缝基准零线光栅

说明书

技术领域

本实用新型属于光电技术领域，涉及光栅编码器，特别是多缝基准零线光栅，具体为一种组合形多缝基准零线光栅。

背景技术

光栅编码器是一种利用光-电转换的传感器件。

增量式圆光栅编码器用于测量旋转轴运动的速度、角度、角速度和角加速度。它们把这些物理量转换成电信号输给显示器和控制系统，显示器和控制系统就可以显示这些参量或根据这些量来控制驱动装置。有的场合，这种传感器还要在旋转一周或转动某一特定角度时输出一个基准零线信号。

如图1，现有获取零线信号的办法，是在组成光栅编码器的动光栅和静光栅的栅线区，刻上一条宽度为1个光栅距的光缝，当动光栅和静光栅上的光缝对准时，通过这对光缝的光就会出现一个光能量极限。如果动光栅和静光栅上的光缝都是透光的，其它区不透光，就会有一个光能量峰值，如果动光栅上的光栅不透光，其它区透光，静光栅的光缝透光，其它区不透光，则就有光能量谷值。

这种光能量达到峰值或谷值的光照射到光电接收器上，就可以使光电接收器输出零线电信号。

由于受到光驱动能量的驱动，这种用一条光缝的基准零线，只适用于光栅栅距较大的场合。当光栅栅距过小，在一些情况下可能会出现1个光栅栅距的单光缝透过的光能量不足以有效地驱动接受零线信号的光电接收器，不能使输出有用的电信号时，就要考虑增加光缝来增加信号的光能量，以更有效集合达到光能量极限。

多缝基准零线光栅结构是目前常采用的方案，国内外均有采纳。多缝基准零线光栅是在光栅法线方向上有多条相间光缝，通过多光缝的光能迭加后送入光电接收器，光电接收器收到的达到光能量极限的光就是光信号，这时光电接收器就将光信号转化为有效地基准零线电信号。这个位置只有一个光栅栅距宽，仍然相当于单光缝输出信号的宽度。光电接收器的电输出与通过动光栅和静光栅的零线光缝扫描的光能量成正比，要获得高能比的电信号，就要求光栅设计者设计出高光能比的基准零线，使得动光栅和静光栅处在基准零线信号位置时，光信号能量尽量高，偏离信号位置时，通过这对零线组的光能量尽量的低，也就是这种基准零线的光能比要高。

有关多缝基准零线光栅编码器技术在专利：1)200320110700.3；2)200320120401.8；3)200320120402.2；4)200320120403.7；中已有记载。特征是基准零线由多条宽度为1个光栅距的光缝组成，光缝之间的间隔区和周边区的透光性与光缝的透光性相反，所述多缝基准零线有一条对称或没有对称轴构成。如图2，其工作原理是：由发光器件发射的光信号，经过动光栅和静光栅相对运动，设动光栅和静光栅上各有五个等距狭缝，动光栅狭缝编号：A、B、C、D、E，静光栅狭缝编号：a、b、c、d、e，各狭缝依次按：A-e→0；→AB-de→0→ABC-cde→……→ABCDE-abcde；五个等距狭缝：按1条狭缝→2条狭缝…→5条狭缝，逐一对准，0表示光能切断(遮光)，A-e表示A号(动光栅)与e号(静光栅)的光狭缝对齐，透出一条狭缝光，AB-de表示A、B号(动光栅)的光缝与的d、e号(静光栅)的光狭缝对齐，透出二条狭缝光，动光栅和静光栅相对运动穿过光缝的光将经过：对齐、切断、对齐…发射出明→暗→明变化的光开关信号，形成多个由小到大的光能尖缝，在ABCDE→abcde处，动静光栅的五个狭缝完全对齐，也就是动静光栅狭缝五条光缝完全吻合，形成一个最高的尖峰就是主峰，其它的低于这个最高峰的称为次峰，一个主峰与多个次峰组成了光能的原始信号，主峰信号由光电接收器接收并输入放大器，构成零线位置脉冲。

它的特点是利用光能的逐级迭加，逐渐增加透光强度，在零线位置处的光能最大，光能信号出现高峰，即主峰。在主峰出电压变化幅度也最大，足以提供光电转换驱动的能量，这时放大器能够发出稳定的位置脉冲。