[发明专利]一种光栅位移测量装置

说明书

本发明涉及光学检测技术领域，尤其是指一种光栅位移测量装置，包括光栅尺和读数头，所述光栅尺和所述读数头之间能够发生相对运动；所述读数头包括外壳，所述外壳的中部设置有柱透镜，所述柱透镜的后侧设置有光电二极管，在所述光电二极管的周围设置有两个以上的光源。通过设置两个以上的光源，光电二极管将每个光源的信号进行比对之后，再将最终的信号输出，提高测量精度高；此外，当光栅尺上因为污渍、刮痕、拼接间隙造成的某一光源的信号丢失时，其他的光源的信号仍然有效，可以保证光栅位移测量装置正常工作，延长整个光栅位移测量装置的使用寿命。

技术领域

本发明涉及光学检测技术领域，尤其是指一种光栅位移测量装置。

背景技术

精确地获取仪器、机床、机器人等设备的位移信息是实现精密测量和加工的关键之一；现有技术中常采用光栅位移测量装置进行测量。但是现有的光栅位移测量装置一般采用单读数头对光栅尺进行读数，单读数头的测量误差较大；当光栅尺上具有污渍、刮痕等缺陷时，会导致单读数头的信号丢失，从而导致整个光栅位移测量装置失效；并且对于长度达几米的直线形光栅尺，整体制造难度大，如果是通过几段短尺寸的光栅尺拼接形成直线形光栅尺，拼接处存在缝隙，也会导致单读数头的信号丢失。

申请号CN200520006356.2的专利文献中介绍了双读数头接长光栅传感器，其采用了双读数头结构和信号切换电路，并利用读数装置经过接缝处时电平信号发生变化而自动完成电路转换的工作原理，因此有效的消除了两玻璃光栅接缝处的误差，从而实现光栅信号的连续性，突破了光栅物理长度的限制。但是该技术中需要采用两个读数头，成本较高，且安装耗时长。

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光栅位移测量装置，能够提高测量精度，并且保证整个光栅位移测量装置的使用寿命。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种光栅位移测量装置，包括光栅尺和读数头，所述光栅尺和所述读数头之间能够发生相对运动；其特征在于：所述读数头包括外壳，所述外壳的中部设置有柱透镜，所述柱透镜的后侧设置有光电二极管，在所述光电二极管的周围设置有两个以上的光源。通过设置两个以上的光源，一方面可以将多个光源的信号进行比对之后，再将最终的信号输出，提高测量精度高；另一方面，当某个光源的信号丢失之后，其他的光源的信号仍然有效，可以保证光栅位移测量装置正常工作，延长整个光栅位移测量装置的使用寿命。

进一步地，所述光源发射的光为蓝光。

进一步地，所述光栅尺为条形。

进一步地，所述光栅尺由多个直线光栅依次拼接而成，相邻两个直线光栅之间的拼接间隙小于相邻两个光源之间的间距。由于采用了具有两个以上光源的读数头，当其中一个光源照射至拼接间隙处时，其余光源照射至光栅尺中有效的刻度线处，读数头仍然可以正常工作。

进一步地，所述光栅尺为圆盘形或者圆环形。

进一步地，每个所述光源与所述光栅尺的圆心之间的距离相等。将每个光源与光栅尺的圆心之间的距离设置为相等，保证每个光源能同时在圆盘形或者圆环形的光栅尺上产生有效的焦点。

进一步地，所述光源的数量为两个，两个所述光源的相位差为零。将两个相同相位的光源照射至光栅尺上，将两个光源的信号进行比对补偿，从而提高测量精度。

进一步地，所述光源的数量为两个，两个所述光源的相位差为180°。在高速运动的场合，将两个相位差为180°的光源照射至光栅尺上，两个光源的信号可以经过电路处理，转变为一个大的电平信号输出，可以降低信号的输出频率，如此同样的硬件，可以接收更高运动速度的信号。

进一步地，所述光源的数量为四个，四个所述光源分为两组，每组两个光源，同一组的两个所述光源的相位差为零，不同组的所述光源之间的相位差为180°。

本发明的有益效果：