[发明专利]一种基于相移差动的光学瞄准与定点装置及方法

说明书

本发明提供的基于相移差动的光学瞄准与定点装置及方法，光线汇聚在待测物体上，当遇到特征点狭缝或是反光亮线时，该狭缝线长方向与待测物体运动方向垂直，在信号接收端，通过采用两个光电接收器进行相移差动位移检测，可以提高位置零点检测精度，相对于现有方案，检测精度提高数十倍至百倍；同时，采用本发明的装置也能避免光源强弱变化引起位置信息变宽或丢失的现象产生；另外，因为不需要采用双狭缝(光栅)的结构，可以避免距离近造成的划伤等问题。

技术领域

本发明涉及光电测量领域，特别涉及一种基于相移差动的光学瞄准与定点装置及方法。

背景技术

精密光学仪器中的零点位置信息提取，要求越来越高，如度盘的瞄准线、以及光电编码器(包括光栅尺)的零点位置信息提取，如图1所示，它是传统的编码器典型机构，光源1发出的光经透镜4照射到扫描光栅55的零位窗口(零位采取条码编码)、光栅盘(光栅尺)54的零位编码后，被光电接收器51接收，光信号变为电信号，当零位编码经过扫描光栅零位窗口55时，触发器53处理后输出指示脉冲位置信息，图2(b)是标准输出图(检幅输出的宽度是位移方向的盲区都代表零点)。

现有方案中编码器典型机构存在以下缺点：1、提取光电信号越窄，光栅盘54与扫描光栅55间隙就越小，提取的光电信号底宽最窄30μm，这时的光栅盘54与扫描光栅55间隙只有0.02mm(使用的极限)，相互移动时极容易刮伤光栅图案；2、当光源发光效率降低时、或扫描速度提高时，受光电器件响应频率的影响，信号幅值都会降低，图2(a)信号幅值低于触发的比较电平时，光栅盘54经过零点，触发器53无信号输出；同时当发光效率降低时，也会出现该现象；3、当光源效率提高时，图2(c)输出的零位位置信息变宽(误差加大)；4、存在零点的盲区。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种基于相移差动的光学瞄准与定点装置及方法。

本发明提供一种基于相移差动的光学瞄准与定点装置，包括光源、透镜、具有基准位置的待测物体、光电接收器以及触发器，所述待测物体沿X向移动，所述光电接收器包括第一光电接收器和第二光电接收器，当所述光源发出的光经过所述透镜汇聚照射在所述待测物体上的基准位置，所述第一光电接收器先于所述第二光电接收器接收到第一路光信号，所述第二光电接收器随后接收到第二路光信号，完成相移，所述第一路信号和所述第二路信号存在相位差，所述触发器在所述第一路光信号的幅值达到第一幅值或所述第二路光信号达到第二幅值时开始工作，所述第一路光信号和所述第二路光信号交于第一重合点，完成差动，利用所述第一重合点确定为所述待测物体的基准位置。

可选地，当所述装置采用透射式结构时，所述基准位置采用狭缝；

当所述装置采用反射式结构时，所述基准位置采用反射结构。

可选地，所述发射结构采用反光铬线。

可选地，所述第一光电接收器和所述第二光电接收器沿所述狭缝线长垂直方向设置或沿所述反光铬线的共轭像线长垂直方向设置。

可选地，所述狭缝位于所述待测物体表面，狭缝的线长方向与所述待测物体的运动方向垂直，且光聚焦于所述待测物体表面。

可选地，所述反光铬线位于所述待测物体表面且线长方向与所述待测物体的运动方向垂直，且光聚焦于所述待测物体表面。

可选地，还包括具有透射面和反射面的分光镜，所述光源的光依次经过所述分光镜的透射面、所述透镜照射在所述待测物体的反光铬线上，经过所述反光铬线反射回的反射光依次经过所述透镜照射在所述分光镜的反射面上，所述反射光经过所述反射面反射后被所述第一光电接收器和所述第二光电接收器接收。