[发明专利]一种高精度数码圆分度传感器及系统和检测方法

说明书

本发明公开了一种高精度数码圆分度传感器及其圆分度检测方法。目前的分度盘分为机械式和光栅编码盘式二种，机械式精度低，光栅编码盘式只能在旋转时进行分度测量显示，无法实现在线对工件进行圆分度定位。本发明包括光栅圆分度传感器，驱动电机，数据处理系统和数据显示系统，光栅圆分度测量通过动、静光栅片与主旋转光栅片之间的相对运动，构成动静二对光栅对，圆光栅只有一条光栅线，通过光电转换产生动静二个脉冲序列，进行圆分度测量时，传感器输入机械圆分度信息，二脉冲序列产生相位差，形成相位差(圆分度量输出)方波脉冲和圆周期方波脉冲，并通过与高频脉冲序列的“与”及计数以实现对机械圆分度量的计量。

技术领域

本发明属于机械圆分度测量技术领域，具体涉及一种高精度数码圆分度传感器及系统和检测方法。

背景技术

分度就是把圆形工件的圆周分成若干等份的一种方法，在机械行业中分度是由分度盘来实现的，分度盘的精度是圆形部件加工精度的基础，目前，主要有机械式、光栅编码式二种。机械式的圆分度盘可以分为：直接分度、简单分度、差动分度三种，机械式分度盘是传统的一种分度装置通过涡轮蜗杆的传动，结构复杂，并且传动链实现的分度存在较大的累积误差，通常精度较低。光栅编码式分度盘是目前最常用的圆分度仪器，是一种较成熟的分度仪器，一般可达到分级，最高精度可达到秒级，但由于采用光栅计量原理，它也有一些难以克服的缺陷。首先，作为计量标准的圆光栅必须精密加工、精密安装，这必然导致制造成本昂贵；而且由于制造母机精度的限制，使得提高圆光栅加工精度变得越来越难。其次，光栅的几何量转换原理是以光强信号表示位置，以计数光强变化产生的脉冲个数表示位移，这种光强变化必须由机械运行产生，而机械振动和电场噪声都会干扰电脉冲的产生和计数，导致测量准确性下降；再者，脉冲计数的产生和计数只能在圆光栅旋转时进行，测量结果只是旋转时光栅所产生脉冲的累计量，它是对测量越点的量，而不是相对固定零位的绝对偏差量，而且，在实际应用中为了获得绝对偏差量往往需要其他附加操作与处理，也给测量带来误差和不便。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高精度数码圆分度传感器及系统和检测方法。

本发明一种高精度数码圆分度传感器，包括主光栅、动光栅片、动光电二极管对、静光栅片、静光电二极管对、光栅传感器外壳、检测输入轴和转轴。检测输入轴通过轴承支承在光栅传感器外壳上。转轴由电机驱动能够恒速转动。转轴的轴线与检测输入轴的轴线重合。主光栅固定在转轴上。动光栅片固定在检测输入轴上。静光栅片固定光栅传感器外壳内。主光栅、动光栅片和静光栅片同心且上均设置有一道同样宽度的细光栅线。所述的动光电二极管对与检测输入轴固定，与动光栅片上的光栅线对齐。动光电二极管对内的发射管和接收管分别设置在主光栅片、动光栅片的两侧。静光电二极管对与光栅传感器外壳固定，与静光栅片上的光栅线对齐。静光电二极管对内的发射管和接收管分别设置在主光栅片、静光栅片的两侧。

作为优选，所述的主光栅共有两片，分别为第一主光栅片和第二主光栅片。第一主光栅片和第二主光栅片间隔固定在转轴上。第一主光栅片与第二主光栅片上的光栅线在检测输入轴的径向上对齐。第一主光栅片靠近动光栅片。第二主光栅片靠近静光栅片。第一主光栅片及动光栅片位于动光电二极管对内的发射管和接收管之间。第二主光栅片及静光栅片位于静光电二极管对内的发射管和接收管之间。

作为优选，所述主光栅片、动光栅片(2)和静光栅片(5)上的光栅线均沿着检测输入轴(15)径向设置。动光栅片(2)和静光栅片(5)采用两种安装方式中的任意一种：

方式一、所述的主光栅片、动光栅片(2)和静光栅片(5)均与检测输入轴同心设置；

方式二、所述的动光栅片和静光栅片均为一块小光栅片，均设置在检测输入轴一侧；动光栅片与动光电二极管对的发射管粘接固定，随检测输入轴一同转动；静光栅片与静光电二极管对粘的发射管接固定，保持静止。