[发明专利]一种直线位移测量装置

说明书

本发明公开了一种直线位移测量装置，光产生部的发射面和光成像部的接收面处于同一平面，测量部至少具有相对于光产生部的发射面和光成像部的接收面所处平面的夹角为预设角度的预设表面，测量部可沿着光产生部和光成像部排列的方向位移；光产生部用于向测量部的预设表面发出光，第一汇聚部用于收集由测量部的预设表面反射回的光并将光汇聚到光成像部，光成像部用于接收光并成像；数据处理部用于根据测量部发生位移前后在光成像部上的成像点到光成像部中心轴的距离、第一汇聚部的焦距以及光成像部中心轴到光产生部中心轴的距离计算出测量部的位移量。本直线位移测量装置与现有技术相比制作工艺更为简单，生产成本低，并且处理电路也更为简单。

技术领域

本发明涉及位移测量技术领域，特别是涉及一种直线位移测量装置。

背景技术

目前，在机床上用来精密测量物体的位移的工具是光栅尺位移传感器，简称为光栅尺，它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，并且测量精度高，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，因此绝对式光栅尺作为位移测量工具在工业中的应用越来越广。

绝对式光栅尺的制作方法使用光刻法，不仅加工工序复杂，效率低，而且生产成本也十分昂贵。另外在进行测量时，由于采用了带有绝对位置信息的绝对码道和用于产生细分位置信息的增量码道来提高测量精度，使得为了接收增量码道入射的参考信号需要很多的光电接收元件，使得电路较复杂，并且要在信号处理过程中进行平均作用以消除噪声，电路处理信号难度较大。

发明内容

鉴于以上所述，本发明提供一种直线位移测量装置，与现有技术相比制作工艺更为简单，生产成本低，并且处理电路也更为简单。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直线位移测量装置，包括光产生部、光成像部、第一汇聚部、数据处理部和测量部，所述光产生部的发射面和所述光成像部的接收面处于同一平面，所述测量部至少具有相对于所述光产生部的发射面和所述光成像部的接收面所处平面的夹角为预设角度的预设表面，所述测量部可沿着所述光产生部和所述光成像部排列的方向位移；

所述光产生部用于向所述测量部的预设表面发出光，所述第一汇聚部用于收集由所述测量部的预设表面反射回的光并将光汇聚到所述光成像部，所述光成像部用于接收光并成像；

所述数据处理部用于根据所述测量部发生位移前后在所述光成像部上的成像点到所述光成像部中心轴的距离、所述第一汇聚部的焦距以及所述光成像部中心轴到所述光产生部中心轴的距离计算出所述测量部的位移量。

优选的，所述数据处理部具体用于：

根据所述测量部发生位移前在所述光成像部上的成像点到所述光成像部中心轴的距离、所述第一汇聚部的焦距以及所述光成像部中心轴到所述光产生部中心轴的距离，计算出此时所述光产生部发出的光在所述预设表面上的投射点到所述光产生部所处平面的距离L₀，计算公式表示为：

根据所述测量部发生位移后在所述光成像部上的成像点到所述光成像部中心轴的距离、所述第一汇聚部的焦距以及所述光成像部中心轴到所述光产生部中心轴的距离，计算出此时所述光产生部发出的光在所述预设表面上的投射点到所述光产生部所处平面的距离L，计算公式表示为：

根据以下公式计算所述测量部的位移量d：

d＝ΔL/tanθ，ΔL＝L-L₀；