[发明专利]一种提高光栅读数间隙容差的测量装置

说明书

一种提高光栅读数间隙容差的测量装置，包括光尺读数头和标尺光栅，光线直接穿过标尺光栅发生衍射和干涉，根据泰伯效应，在泰伯曲面附近沿着标尺光栅长度的方向形成“光尺”，由光尺读数头进行“光尺”上强度的读取，标尺光栅为三维结构化的相位透射光栅，增大了在标尺光栅后面同一空间距离附近的成像深度；光尺读数头由光源和半导体感光元件组成；本发明通过对标尺光栅进行结构改造，改变标尺光栅之后的泰伯像的成像深度信息，直接根据同一深度处的光强大小作为位移大小的数据判断依据；增大了在标尺光栅后面同一空间距离附近的成像深度，从而增加了半导体光电接受元件的安装空间范围，也就是说提高了光栅读数间隙的容差。

技术领域

本发明涉及光栅测量技术领域，特别涉及一种提高光栅读数间隙容差的测量装置。

背景技术

精密光栅测量系统一般由标尺光栅和读数头组成，而传统的光栅读数头一般由指示光栅、光源和半导体光电转换元件所组成，由标尺光栅和指示光栅形成所需要的莫尔条纹进行位移的放大处理，然后由光电转换元件将所感知的光波信号转换为相应的电信号进行处理分析，最终确定位移的具体大小。

但读数头和标尺光栅的安装过程中，必须使标尺光栅的横向位置位于指示光栅所形成的一次泰伯像附近，即泰伯像位置的±δ区间内才有莫尔条纹的输出，而安装位置的调试也一般都在亚豪米级别，调试难度非常大；同时，标尺光栅的长度相对较长，且在使用的过程中一般固定在机床的导轨上，这对机床导轨的直线度和标尺光栅的直线度都有很高的要求，以及对两元件的重合直线度的保障更是重中之重。此外，伴随着维纳制造技术水平和计算机数据分析性能的不断提高，在微纳结构上实现对光场的调控也已逐渐变为了可能。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种提高光栅读数间隙容差的测量装置，光栅读数头和标尺光栅之间的安装调试容易，且提高了光栅读数间隙的容差。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种提高光栅读数间隙容差的测量装置，包括光尺读数头1和标尺光栅2，光线直接穿过标尺光栅2发生衍射和干涉，根据泰伯效应，在泰伯曲面附近沿着标尺光栅2长度的方向形成“光尺”，由光尺读数头1进行“光尺”上强度的读取，标尺光栅2为三维结构化的相位透射光栅，增大了在标尺光栅2后面同一空间距离附近的成像深度。

所述的标尺光栅2的栅齿为阶梯型周期性变化的梯形光栅。

所述的标尺光栅2的栅齿上表面为呈正弦周期性变化的透光薄膜。

所述的光尺读数头1由光源和半导体感光元件组成。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)本发明通过对标尺光栅2进行结构改造，改变标尺光栅2之后的泰伯像的成像深度信息，直接根据同一深度处的光强大小作为位移大小的数据判断依据。而不需要再去借助于指示光栅形成莫尔条纹后再去进行信息的处理分析，从硬件上减少了光栅读数头的组成部件数，更加便于制造和组装。

2)本发明通过对标尺光栅2进行机构改造，增大了在标尺光栅2后面同一空间距离附近的成像深度，从而增加了半导体感光元件的安装空间范围，也就是说提高了光栅读数间隙的容差。

3)在进行装配时，光栅读数间隙容差的增大更利于光尺读数头1和标尺光栅2之间的安装和调试。

附图说明

图1为实施例1标尺光栅的正视图。

图2为实施例1标尺光栅的三维结构图。

图3为实施例1标尺光栅的几何成像原理示意图。

图4为平面标尺光栅的几何成像原理示意图。

图5为实施例2标尺光栅的正视图。

图6为实施例2标尺光栅的三维结构图。