[发明专利]探测信号处理方法、装置、介质、设备及光栅尺

说明书

本公开涉及本应用于光栅尺的探测信号处理方法、装置、介质、设备及光栅尺，该方法包括：获取读数头在固定速度的运动状态下采集到的三路干涉信号，三路干涉信号的相位均未知；基于三路干涉信号，确定三路干涉信号的相位差，三路干涉信号包括第一路干涉信号、第二路干涉信号及第三路干涉信号，三路干涉信号的相位差包括第二路干涉信号与第一路干涉信号的相位差，以及第三路干涉信号与第一路干涉信号的相位差；基于三路干涉信号的相位差，确定两路正交信号；基于两路正交信号，确定被测目标的位移和/或速度。由于采用非固定相位采集干涉信号，对探测位置对应相位没有要求，降低了机械结构的实现难度和要求，有利于提高测量准确性。

技术领域

本公开涉及精密测量技术领域，尤其涉及一种应用于光栅尺的探测信号处理方法、装置、介质、设备及光栅尺。

背景技术

光栅尺是一种利用光栅的光学原理，具有纳米级测量精度、亚纳米级分辨率和极高的测量稳定性的精密位移测量设备，主要应用于各类测量机构、仪器、数控机床以及自动化机构的位移测量。

相关技术中，光栅尺以光栅栅距为测量基准，内部光程较短，对光源稳定性和环境波动要求不高；通过采集固定相位的干涉信号，基于固定相位干涉信号，经计算得到被测目标的位移。然而，光栅尺的机械结构复杂，存在实现难度大的问题；且对生产制造条件有极尽苛刻的要求，很难保证探测信号在对应的相位位置上，进而导致测量准确性差。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种应用于光栅尺的探测信号处理方法、装置、介质、设备及光栅尺。

第一方面，本公开提供了一种应用于光栅尺的探测信号处理方法，所述方法包括：

获取读数头在固定速度的运动状态下采集到的三路干涉信号；其中，所述三路干涉信号的相位均未知；

基于所述三路干涉信号，确定三路干涉信号的相位差；其中，所述三路干涉信号包括第一路干涉信号、第二路干涉信号及第三路干涉信号，所述三路干涉信号的相位差包括第二路干涉信号与第一路干涉信号的相位差，以及第三路干涉信号与第一路干涉信号的相位差；

基于所述三路干涉信号的相位差，确定两路正交信号；

基于所述两路正交信号，确定被测目标的位移和/或速度。

可选地，所述获取读数头在固定速度的运动状态下采集到的三路干涉信号，包括：

在读数头在固定速度的运动状态下，实时采集三路初始干涉信号；

判断所述三路初始干涉信号是否满足稳定条件；

在所述三路初始干涉信号满足所述稳定条件之后，对满足所述稳定条件的初始干涉信号进行缓存；

针对每路干涉信号，缓存至少十个周期的初始干涉信号，得到所述三路干涉信号。

可选地，所述三路干涉信号的初始相位不同、频率相同。

可选地，所述基于所述三路干涉信号，确定三路干涉信号的相位差，包括：

针对所述三路干涉信号中的每一路干涉信号，计算各自的偏置和幅值；

基于所述偏置和所述幅值，利用皮尔森相关系数法确定所述三路干涉信号的相位差。

可选地，所述基于所述三路干涉信号的相位差，确定两路正交信号，包括：

基于所述三路干涉信号的相位差，结合对应的干涉信号强度，利用三步移相法确定所述两路正交信号；

其中，在第一路干涉信号的强度与相位差关联关系中，相位差取值为0。

可选地，所述基于所述两路正交信号，确定被测目标的位移和/或速度，包括：