[实用新型]大量程线位移光栅数显测量仪

说明书

本发明是一种线位移光栅数显测量仪，涉及大量程直线位移光栅测量技术领域。适用于机械设备、机床及多种几何量测量的仪器。

在已有的光栅数显测量技术中，采用一个光栅位移传感器，利用指示光栅相对于标尺光栅运动，将机械位移量转换成光栅副间的莫尔条纹变化，通过光电转换器输出信号，经数字显示仪前置放大、模／数转换、细分、判向、计数、译码处理后显示结果，实现线位移的测量。但是由于光栅位移传感器中标尺光栅本身长度的限制，其测量的最大长度通常限制在1.5米以内。至今，增加测量长度的手段，大多采用加长单根标尺光栅的长度，或用多根标尺光栅对接成长标尺光栅。但是过长的标尺光栅尺坯，面形精度难于做得很高，而多根标尺光栅的对接工艺很复杂，这两种方法都会影响标尺光栅的精度。

本发明的目的在于避免上述现有技术的不足而提供一种采用单根短标尺光栅实现高精度超长直线位移测量的大量程线位移光栅数显测量仪。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：采用单根短标尺光栅运动，其刻划面是运动的直线性基准，由多个读数头递推互锁读数，数字显示仪中包括有递推互锁控制电路和递推互锁切换时的误差实时修正电路。

本发明的目的还可以通过以下措施来达到：标尺光栅由不等刚度的片簧组和弓簧压紧在支承上，在其运动的每一瞬时，均支承在三个侧向支承和垂直向支承上。递推互锁控制电路包括直流差分放大器、电压比较器、细分判向电路、逻辑电路。误差实时修正电路包括振荡器、脉冲分配器，采用微型开关预置修正值以及用逻辑门组成的大数加减修正脉冲发生器和尾数修正量计算与存贮电路。

附图说明：

图1为本发明读数头结构图

图2为本发明测量原理图

图3为本发明数显仪原理图

本发明下面将结合附图作进一步说明：

如图1所示：为保证标尺光栅6的定位准确性和运动的一致性，其上方有垂直向支承5，其水平运动方向的两侧有侧向支承7，通过不等刚度的片簧组11、13和弓簧12将标尺光栅6压紧在各个支承上。测量时，标尺光栅6相对指示光栅8运动，产生莫尔条纹信号，同时标尺光栅6前端刻有的零位光栅相对于指示光栅8上的零位光栅产生一个光栅零位信号。读数头中的一组发光元件16和光电转换器9将莫尔条纹信号转换为四路电信号输出，另一组发光元件15和光电转换器10将其光栅零位信号转换为一路零位电信号输出。

如图2所示：标尺光栅6在运动的每一瞬时，均支承在三个侧向支承7和垂直向支承5上，标尺光栅的刻划面是运动的直线性基准。各读数头间距小于标尺光栅的刻线长度。

如图3所示：当标尺光栅6运动经过1^＃读数头时，其零位信号通过数字显示仪中的递推互锁逻辑控制电路20产生控制信号，打开1^＃读数头的控制电路21，测量仪工作在以1＃读数头零位为绝对座标原点的“1”区范围内。1^＃读数头输出的四路电信号经差分放大器17、电压比较器18和细分判向19后形成代表标尺光栅运动方向的加、减脉冲送往主计数器进行计数。与此相反，当标尺光栅零位反向运动经过1^＃读数头时，则关闭控制电路21，从而1＃读数头无计数脉冲送往主计数器25，测量仪离开“1”区测量范围。接续长度的测量与上述过程相仿。如标尺光栅的零位经过2^＃（或N^＃）读数头时，2^＃（或N^＃）读数头的零位信号通过递推互锁逻辑电路产生控制信号，打开2^＃（或N^＃）读数头的控制电路22（或2N），同时关闭1^＃［或（N－1）^＃］读数头的控制电路21［或2（N－1）］，使测量仪进入“2”（或“N”）区工作。同样，标尺光栅反向运动时，产生的控制信号则关闭2＃（或N＃）读数头的控制电路22（或2N），打开1＃［或（N－1）＃］读数头的控制电路21［或2（N－1）］，测量仪则重新工作在“1”［或“（N－1）”］区。总之，各读数头输出的电信号通过递推互锁逻辑控制电路20、21、22…2N选通与测量工作区相对应的读数头的计数脉冲进入主计数器，进行长度测量。从而使分离的多段光栅测量连接成一个完整的超长度光栅测量系统。即形成了一个在宏观上等效于具有L米长的标尺光栅的测量仪。L＝1N。L：测量长度，1：实用的标尺光栅长度，N：读数头个数。