[发明专利]一种光电二极管码盘及其测量物体的相对位移的方法

权利要求书

1.一种光电二极管码盘，包括激光接收板及发激光装置，其特征在于：激光接收板由二极管码盘一（1）及二极管码盘二（2）构成，二极管码盘一（1）及二极管码盘二（2）的一端相互垂直固定，二极管码盘一（1）及二极管码盘二（2）的大小结构功能一致，二极管码盘一（1）由n行n列的光电二极管阵列组成；每行设置n个光电二极管，每列设置n个光电二极管，n是大于1的正奇数；每行和每列的光电二极管都处于同一直线上并且每行每列相互平行，每行及每列的光电二极管组成的直线相互垂直，每行和每列的间隔为m毫米，m大于0；发激光装置由两个激光头构成，两个激光头的一端相互垂直设置；激光接收板及发激光装置设置在不同的固定端；二极管码盘一（1）及二极管码盘二（2）外接电源；激光接收板及发激光装置的位置设置在不同的位置上；激光接收板设置在要被测的位置改变的物体上；发激光装置设置在静止的位置，初始状态两个激光头发出的激光束垂直照射在二极管码盘一（1）及二极管码盘二（2）的第（n+1）/2行和第（n+1）/2列的光电二极管上；激光接收板连接计算模块。

2.根据权利要求1所述的一种光电二极管码盘实现测量物体的相对位移的方法，其特征在于：对n行n列二极管码盘一（1）的第（n+1）/2行（n+1）/2列的交点设置为原点建立二维坐标系，第（n+1）/2行设置为坐标系x轴，第（n+1）/2列设置为坐标系y轴；对二极管码盘一（1）的n行n列的光电二极管进行位置设定，从左下角的第一个光电二极管开始从下到上依次编号为1至n表示行号，从左到右依次编号1至n表示列号，n是大于1的正奇数；第（n+1）/2行（n+1）/2列的光电二极管位置为设定坐标（0,0），第（n+1）/2行（（n+1）/2）+1列的光电二极管位置为（m,0），第（n+1）/2行（（n+1）/2）－1列的光电二极管位置为（－m,0）；以此规则设定每个光电的二极管位置，即第s行k列的光电的二极管位置为（（k－（n+1）/2）·m,（s－（n+1）/2）·m），s，k小于等于n；当激光接收板固定的装置位置有变化时会带动激光接收板的位置变化，这样二极管码盘一（1）的初始接收激光束的位置会随之改变，接收激光束位置改变会体现在接收激光的光电的二极管的改变；同理当激光接收板固定的装置位置有变化时，二极管码盘二（2）的初始接收激光束的位置会随之改变，二极管码盘二（2）接收激光束位置改变会体现在接收激光的光电的二极管的改变；通过计算模块的算法可以得到被测量的物体的相对位置改变。

3.根据权利要求1所述的一种光电二极管码盘实现测量物体的相对位移的方法，其特征在于：计算模块的算法实现如下：

假设使用过程中二极管码盘一（1）在n时刻接收到激光点的光电二极管坐标为

B′_n＝(x′_n,y′_n)，     （1）

(x′_n,y′_n)代表光电二极管在二极管码盘一（1）的位置坐标即第s行第k列的光电二极管，(x′_s,y′_k)=(k－(n+1)/2)m,(s－(n+1)/2)m)；

n+1时刻接收到激光的点的光电二极管坐标为

B′_n+1＝(x′_n+1,y′_n+1)，     （2）

(x′_n+1,y′_n+1)代表光电二极管在二极管码盘一（1）的位置坐标即第s′行第k′列的光电二极管位置，

(x′_s,y′_k)=((k′－(n+1)/2)m,(s′－(n+1)/2)m)，

在二极管码盘一（1）平面上接收到激光的点的向量

dx→=Bn′Bn+1′→=[(xn+1′-xn′),(yn+1′-yn′)],---(3)]]>

与式(1)（2)（3)同理，二极管码盘二（2）在n时刻接收到激光点的光电二极管坐标为

B′′_n＝(y′′_n,z′′_n)，

(y′′_n,z′′_n)代表光电二极管在二极管码盘二（2）的位置坐标即第s行第k列的光电二极管位置，

(y′′_n,z′′_n)=((k－(n+1)/2)m,(s－(n+1)/2)m)，

n+1时刻接收到激光点的光电二极管坐标为

B′′_n+1＝(y′′_n+1,z′′_n+1)，

(y′′_n+1,z′′_n+1)代表光电二极管在二极管码盘二（2）的位置坐标即第s′行第k′列的光电二极管坐标为，

(y′′_n+1,z′′_n+1)=((k′－(n+1)/2)m,(s′－(n+1)/2)m)，

在二极管码盘二（2）平面上接收到激光的点的向量

dy→=Bn′′Bn+1′′→=[(yn+1′′-yn′′),(zn+1′′-zn′′)],]]>

设在二极管码盘一（1）内的位移为D_x，

Dx=|Bn′B(n+1)′→|=(x(n+1)′-xn′)2+(y(n+1)′-yn′)2=((k′-(n+1)/2)m-(k-(n+1)/2)m)2-((s′-(n+1)/2)m-(s-(n+1)/2)m)2,]]>

在二极管码盘（2）的位移为D_y

Dy=|Bn′′Bn+1′′→|=(yn+1′′-yn′′)2+(zn+1′′-zn′′)2=((k′-(n+1)/2)m-(k-(n+1)/2)m)2-((s′-(n+1)/2)m-(s-(n+1)/2)m)2.]]>