[发明专利]具有失准检测的光编码器和与其关联的调整方法

说明书

技术领域

这里描述的本发明涉及光编码器领域、以及失准(misalignment)检测和与其关联的调整方法。

背景技术

已知使用具有衍射光栅的线性标尺(scale)的光编码器，作为这种类型的光编码器之一。在这种光编码器中，通过线性标尺衍射从光源发射的相干光，并且生成具有位置信息的干涉条纹。当相位检测干涉条纹时，可以测量沿着标尺的方向上的长度(参见专利参考文献1)。传统上，在这种类型的光编码器中，通过在沿着标尺移动探头并且观察输出的李萨如(Lissajous)信号的同时调整探头和标尺之间的相对位置关系，来执行探头的失准调整。在这种情况下，关于具有相对大尺寸的探头，可以容易地设定标尺的机械基准，而且，当要安装探头时，可以在某种程度上确保最佳对准(alignment)状态。然而，关于具有相对小尺寸的探头(专利参考文献1和2)，难以设定机械基准，而且，当要安装探头时，需要调整失准的工作。

在不能容易确保执行失准调整的空间的情况下，例如要将光编码器并入到三维测量装置的平台中的情况下，难以执行上述讨论的方法。为了符合这样的情况，已经提出一种在静止状态中执行失准调整(即，无需沿着标尺移动探头)的方法(专利参考文献3)。

[现有技术参考文献]

[专利参考文献]

[专利参考文献1]JP-A-2004-53605

[专利参考文献2]JP-A-2008-39602

[专利参考文献3]JP-A-2007-232681

专利参考文献3提出一种方法，其中将基于由布置于探头中的多个光接收单元接收的光产生的信号相互比较，从而检测探头在俯仰(Pitch)和滚转(Roll)方向上的旋转量。然而，在所述专利参考文献中，并未提出在静止状态下对偏转(Yaw)方向上的旋转量的检测。在偏转方向上的旋转量的检测仍然在传统方法中执行。

发明内容

本发明的示例性实施例提供了光编码器和调整探头的失准的方法，其中可以容易地调整探头的失准。

根据本发明的光编码器包括：

标尺，具有在测量轴方向上以预定间距形成的衍射光栅；

探头，能够相对于所述标尺而相对移动，所述探头包括用光照射所述标尺的光源单元、以及接收以不同相位由所述标尺的衍射光栅反射或通过所述标尺的衍射光栅透射的光的多个接收单元；以及

信号处理设备，对从所述探头的接收单元输出的光接收信号执行信号处理，以产生正交差分信号，其中

所述信号处理设备计算对应于正交差分信号的李萨如半径的姿态监控信号，以便检测所述探头相对于所述标尺的失准。

根据本发明，可以获得所述李萨如半径，并且可以在不移动所述探头或标尺的情况下检测探头在偏转方向上的旋转角度。

在根据本发明的一个实施例的光编码器中，多个接收单元可以是分别置于以光源单元为中心的左上、右上、左下和右下位置的四个接收单元，所述四个接收单元接收由所述标尺的空间相位彼此相差90°的衍射光栅反射或者通过所述标尺的空间相位彼此相差90°的衍射光栅透射的光，并且信号处理设备可以对从四个接收单元输出的光接收信号执行算术处理，以产生正交差分信号。

一种根据本发明的一个实施例的调整失准的方法，包括：

调整探头在偏转方向上相对于标尺的失准，使得监控信号具有最大值，所述监控信号是从信号处理设备输出的正交差分信号的李萨如半径、或者所述李萨如半径的平方值。

可选地，在根据本发明的另一个实施例的光编码器中，所述信号处理设备可以使所述李萨如半径或者所述李萨如半径的平方值近似于特征函数，并且获得所述特征函数的反函数或微分函数，作为监控信号。

一种根据本发明另一个实施例的调整失准的方法，包括：

调整探头在偏转方向上相对于标尺的失准，使得监控信号在允许范围之内。

根据本发明，可以提供光编码器和调整探头的失准的方法，其中可以容易地调整探头的失准。

附图说明

图1是示出本发明第一实施例的光编码器的结构的视图；

图2A和2B是各自示出光编码器的探头的示意图；

图3是示出光编码器的掩模(mask)的视图；

图4是示出光编码器的探头的附装姿态(posture)的视图；

图5是示出光编码器的信号处理设备的结构的框图；

图6是示出光编码器的相位检测电路的电路图；

图7是示出光编码器的滚转检测电路的电路图；