[发明专利]一种高冗余性绝对光栅尺读头的滑车装置

说明书

技术领域

本发明是一种高冗余性绝对光栅尺读头的滑车装置，属于高冗余性绝对光栅尺读头的滑车装置的改造技术。 

背景技术  

在现代机加行业中，大多采用光栅传感器来进行位置反馈装置。由于光栅尺能够对系统实行全闭环控制，降低滚珠丝杠热变形等原因引起的误差，提高加工精度，所以目前中高档数控系统越来越多地采用光栅尺作为线位移反馈元件^[1]。其高精度和高分辨率结合相对较低的价格，使其不仅在机床领域，而且在坐标测量机、机器人技术、每个位置和速度测量以及位置和运动控制应用领域得到了广泛的应用^[2]。

光栅尺精度受光栅尺直线度，刚度，震动和温度的影响较大^[3]，滑车装置是整个光栅尺结构的重要组成部分，上方与光栅尺信号处理装置相连，下方与光栅尺信号采集装置即扫描装置相连，中间与光栅玻璃紧密接触，保证扫描装置与玻璃光栅的相对平行并且减小摩擦与震动。

传统的光栅尺单纯依靠光栅玻璃来读取位置信息，可靠性较低，尤其受污染后，误码率极高；信息处理量较大，移动速度较慢，导致加工效率降低；若光栅尺出现故障，则立即不能正常使用；限位功能方式单一，若限位装置失效，则光栅尺易受到强烈撞击而报废。

针对以上传统光栅尺的缺陷，本发明设计一种滑车装置，能很好的解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种可以提高读数的可靠性的滑车装置。本发明具备光栅尺读头移动的方向判定及位移量计算的功能，并提供了光栅尺自身的备用限位功能。

本发明的技术方案是：本发明的高冗余性绝对光栅尺读头的滑车装置，包括有滑车车身、两个半径不同的第一滚轮和第二滚轮、第一角编码器和第二角编码器、固定滚轮、扫描电路板、光栅玻璃，其中光栅玻璃安装在滑车车身的下方，扫描电路板安装在光栅玻璃的下方，所述两个半径不同的第一滚轮和第二滚轮分别固定于滑车车身的下端，所述两个第一角编码器和第二角编码器穿过滑车车身分别与第一滚轮和第二滚轮相连，用以记录第一滚轮和第二滚轮在测量过程中滚动的角度，固定滚轮固定在滑车车身的侧面，在测量过程中固定滚轮紧贴光栅玻璃滚动，以确保扫描电路板与光栅玻璃的相对平行并且减小摩擦与振动。

上述固定滚轮设有三个，三个固定滚轮分别固定在滑车车身的侧面，且三个固定滚轮的几何中心不在同一直线上。

上述扫描电路板通过连接件固定在滑车车身上。

上述连接件为螺纹连接件，扫描电路板通过两个连接件固定在滑车车身上，保持扫描电路板与滑车车身相对静止以及扫描电路板与光栅玻璃之间的相对平行。

上述扫描电路板的两端分别设有缺口，第一滚轮和第二滚轮分别穿过扫描电路板两端所设的缺口固定于滑车车身的下端。

上述第一角编码器和第二角编码器得到的是低精度位置信息，第一角编码器和第二角编码器得到的低精度位置信息和光栅尺得到的绝对位置信息进行对比分析，若误差在合理范围内，则认定编码正常；若超出误差范围，则认为编码错误，重新读取图像信息进行相关的编码对比，新的码值如等于前面分析数据的某一个，则认为重新编码的码值正确，反之则输出光栅尺故障报警信息。

上述低精度第一角编码器和第二角编码器高速运动，减小扫描电路板的图像采集数据量，从而提高直线运动的速度，当运动到目标附近时，适当减速，此时扫描电路板加大采集数据量，达到高效率、高精度到达的目的。

上述两个第一角编码器和第二角编码器得到的低精度位置信息所得的移动距离理论上是相等的，但由于存在误差，使得测量结果精确到整数部分时应该相等，这与权利要求4中低精度位置信息和光栅尺得到的绝对位置信息进行对比分析时，提供备用参考数据；若第一角编码器和第二角编码器测量结果精确到整数部分后，两者差值不在合理误差范围内，则输出故障信号。

上述两个第一角编码器和第二角编码器得到的低精度位置信息具有方向判定功能，增加了光栅尺的方向判定的可靠性。

上述当两个第一角编码器和第二角编码器得到的低精度位置信息走到光栅玻璃两端的预警位置时，自动停止移动，作为自身的第三备用限位功能，更好的保护光栅尺免遭意外的撞击损坏。 

上述第一角编码器和第二角编码器得到的低精度位置信息的加入，为绝对光栅尺失效时，做为备份测量工具，在故障状态下保证光栅尺一定的测量功能。