[发明专利]干涉式高密度圆光栅偏心检测装置

说明书

技术领域

本发明属于精密仪器检测技术领域，特别涉及一种干涉式高密度圆光栅偏心检测装置。

背景技术

由于工业技术的发展，对检测仪器的精度要求越来越高，这就对精密仪器的加工和检测方法提出了更高的要求。光电轴角编码器作为精密角度测量仪器，已经普遍应用于各种位置控制和检测领域。编码器的关键检测元件为计量圆光栅，它在轴系上的安装偏心直接影响编码器的测角精度。目前，传统的计量光栅可以通过显微镜目测检测的方法即可达到精度要求。高精度的计量光栅可以通过光栅副之间产生莫尔条纹通过两个对径放置的光电接收器提取出位移信息的检测方法，而这种检测方法存在局限性，当光栅盘密度增大时光栅副之间的间距减少，因此编码器机械装调困难，光电信号对比度差，检测的计量光栅线密度不高于125线对/mm。因此，提供一种能够检测高于125线对/mm计量光栅的简单易行的检测方法势在必行。

发明内容

为了解决现有高密度光栅检测方法存在的编码器机械装调困难，光电信号对比度差，计量光栅线密度不高于125线对/mm的问题，本发明提供一种干涉式高密度圆光栅偏心检测装置，可对安装在编码器轴系上数千线对/mm密度的圆光栅偏心进行检测。

本发明解决技术问题所采取的技术方案如下：

干涉式高密度圆光栅偏心检测装置，包括一号激光器、一号准直镜、副光栅盘、一号光电接收器、二号光电接收器、二号准直镜、二号激光器、主轴、轴套、光栅连接座和示波器；待检测的主光栅盘固定在主轴的平台上，副光栅盘固定在光栅连接座上；光栅连接座固定在轴套上，光栅连接座与轴套同轴；轴套与主轴同轴，通过轴承动连接；副光栅盘与主轴通过光栅连接座和轴套实现同轴；一号激光器与二号激光器、以及一号准直镜与二号准直镜分别对径安装于主光栅盘下面的轴套位置，并呈轴心对称；一号光电接收器和二号光电接收器分别置于副光栅盘的上方；示波器分别与一号光电接收器和二号光电接收器连接；一号激光器发出的激光经过一号准直镜后变为平行光，垂直入射到主光栅盘中，经过主光栅盘的一次衍射和副光栅盘的二次衍射后，产生干涉条纹，干涉条纹经过一号光电接收器转换为电信号后，由示波器接收，得到主光栅盘的位移正弦信号；二号激光器发出的激光经过二号准直镜后变为平行光，垂直入射到主光栅盘中，经过主光栅盘的一次衍射和副光栅盘的二次衍射后，产生干涉条纹，干涉条纹经过二号光电接收器转换为电信号后，由示波器接收，得到主光栅盘的位移正弦信号；根据示波器中不同相位正弦信号的合成，能够检测出主光栅盘的偏心位置和偏心量。

本发明的有益效果是：该检测装置提高了分辨率，信号反差大，由于信号提取原理不同于现有的莫尔条纹原理，不需要光栅盘之间的距离太小，便于安装调试。并且，衍射的条件满足高密度栅线光栅盘的检测，可以实现光栅计量系统体积减小，结构简单化，可以检测线密度高于125线对/mm的计量光栅盘。

附图说明

图1是本发明干涉式高密度圆光栅偏心检测装置的结构示意图。

图2是本发明中的动态干涉条纹信号检测原理图。

图3是本发明中对径安装的光电接收器得到的信号图。

图4是本发明根据图3在示波器中合成的李萨茹图形。

图5是图4中的李萨茹图形在一个循环周期内的六种状态示意图。

图6是本发明干涉式高密度圆光栅偏心检测装置的原理图。

图7是本发明中两个光电接收器的安装位置示意图。

图8是本发明偏心量与光栅栅格差距的几何关系图。

图9是本发明偏心极限位置与接收器位置的几何关系图。

图中：1、一号激光器，2、一号准直镜，3、主光栅盘，4、副光栅盘，5、一号光电接收器，6、二号光电接收器，7、二号准直镜，8、二号激光器，9、主轴，10、轴套，11、光栅连接座，PD1表示一号光电接收器5，PD2表示二号光电接收器6。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。