[发明专利]标尺光栅及光栅尺位移传感器

说明书

本发明实施例公开了一种光栅尺位移传感器及标尺光栅。其中，光栅尺位移传感器包括光源模块、光栅尺主体、光信号检测器及信号处理器。光源模块与光信号检测器位于光栅尺主体延光纤长度方向的两端，且光栅尺主体、光源模块与光信号检测器位于同一水平面上；光信号检测器设置在被测机械的直线导轨，且随着直线导轨做直线运动。光栅尺主体包括多条呈条形阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；光信号检测器用于采集光源模块输出光线经各光纤传输后出射的携带脉冲波动信息的光信号；信号处理器根据在被测机械移动过程中接收到脉冲波动信息的总个数计算被测机械的位移值。本申请降低了光栅尺制造工艺难度和生产成本，且信号处理电路更为简单。

技术领域

本发明实施例涉及位置测量技术领域，特别是涉及一种标尺光栅及光栅尺位移传感器。

背景技术

随着光学技术的快速发展，光学测量技术也得到了相应的发展，光栅尺位移传感器，简称光栅尺，广泛应用于数控机床的闭环伺服系统的机械角位移或直线位移的测量中。

光栅尺位移传感器为利用光栅光学原理工作的精密测量反馈装置，包括标尺光栅和光栅读数头，通常标尺光栅固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。目前，公知的用来精密测量物体的移动位移的工具的光栅尺主要包括增量式和绝对式两种。由于绝对式光栅尺不需要寻找参考原点，在断电后，任何重新给电时皆可对位置进行测量，无需进行归零；且测量精度高、抗干扰能力强、稳定性高、绝对编码范围大，可测量较大量程的线性位移，还可以进行非线性修正，所以绝对式光栅尺作为位置测量工具在工业中的应用越来越广。

传统的绝对式光栅尺位移传感器的制作方法大多使用加工工序复杂且生产成本昂贵的光刻法，并且使用带有绝对位置信息的绝对码道和用来产生细分位置信息的增量码道的方法来提高测量的精度。不仅加工工序复杂，效率降低，而且生产成本也十分昂贵。此外，在进行测量时，由于采用了带有绝对位置信息的绝对码道和用来产生细分位置信息的增量码道的方法来提高测量的精度，所以需要设置较多的光电接收元器件以接收增量码道入射的参考信号，这样使得整个信号处理电路较复杂，且要在信号处理过程当中进行平均作用消除噪声，电路处理信号难度较大。

发明内容

本公开实施例提供了一种光栅尺位移传感器及标尺光栅，不仅降低了光栅尺制造工艺难度和生产成本，信号处理电路更为简单，而且不需要寻找参考原点，在断电后，任何重新给电时皆可对位置进行测量。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例一方面提供了一种标尺光栅，应用于光栅尺位移传感器，包括直尺型固定支架和多条光纤；

所述直尺型固定支架的上表面贴合排列呈条状阵列分布的多条光纤，相邻光纤的外侧壁相紧贴，且各光纤的光轴所在平面与所述上表面相平行；入射至各光纤的光信号经过光纤传输后出射携带脉冲波动信息的光信号，以用于信号处理器统计在被测机械移动过程中接收到脉冲波动信息的总个数计算所述被测机械的位移值。

可选的，各光纤的规格、型号均相同。

可选的，各光纤的端面与所述直尺型固定支架的端面相平齐。

本发明实施例另一方面提供了一种光栅尺位移传感器，包括光源模块、光栅尺主体、光信号检测器及信号处理器；

其中，所述光源模块与所述光信号检测器位于所述光栅尺主体延光纤长度方向的两端，且所述光栅尺主体、所述光源模块与所述光信号检测器位于同一水平面上；所述光信号检测器设置在被测机械的直线导轨，且随着所述直线导轨做直线运动；所述信号处理器与所述光信号检测器相连；

所述光栅尺主体包括多条呈条状阵列分布的光纤，且相邻光纤的外侧壁相紧贴；所述光信号检测器用于采集所述光源模块输出光线经各光纤传输后出射的携带脉冲波动信息的光信号；所述信号处理器用于根据在所述被测机械移动过程中接收到脉冲波动信息的总个数计算所述被测机械的位移值。