[发明专利]移位测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种移位测量装置，具体涉及一种用于测量位移的精确测量仪器。

背景技术

移位测量装置通常是通过扫描移动轨道上的条纹，由光源发出的光线随着距离的变化，信号受到标准光栅上的刻线条纹和指示光栅上刻线条纹的调制，从而产生与位置相关的光电信号。这种移位测量装置还包括多个探测单元，用来把光信号转化成电信号，这些探测单元通常人们采用的探测单元有4个，每个探测单元分别接收光电信号为0度、90度、180度、270度，并把相位对应为0度的电信号和相位对应为180度的电信号进行差分，把相位对应为90度的电信号和相位对应为270度的电信号进行差分，去除背底信号，得到两路相位相差为90度的正弦信号。

在专利EP 1081457A1，US 7159781B2及其同族专利中公布了一种位置测量装置的扫描头，能利用的探测单元阵列的排列，把四个相位的光信号进行间插接收，把探测单元阵列分成四组，每组的探测单元的排列周期是一样的，只是组与组之间具有固定的相位差，相邻探测单元之间的相位差为90度，也就是首先是0度探测单元后面是90度探测单元，然后是180度探测单元，最后是270度探测单元，在270度探测单元后面为0度探测单元，如此循环。探测单元之间的空间位置关系决定于信号的空间分布，也就是，光线发出的光经过标准光栅上的刻线条纹和指示光栅上刻线条纹的调制后，在探测器所在的平面上形成沿测量方向上光强度成近似正弦的分布，探测单元的分布周期同该光强沿测量方向正弦分布的周期相同。

这种技术虽仍然是接收四个相位的光信号，但是由于间插排列，使得污染对于四个相位的影响尽量相同，所以不会影响相位的正交性关系，因此对信号细分的影响也很小探测单元的周期越大，信号的平均作用就越明显，抗污染的能力就越强。

如果由于设计体积要求更小，或者光源的光斑所占的面积较小，那么探测单元阵列所占的空间有限，平均效果就不会特别明显，因而抗污染能力在这种情况下就受到一定的限制。

发明内容

本发明为进一步提高信号的平均作用，需要在同样的探测单元数量的情况下，包含更多的探测周期，尽量在由于设计体积要求更小，或者光源的光斑所占的面积较小等制约下提高信号质量，提供一种移位测量装置。

移位测量装置，该装置包括标准光栅和光电读数头，所述光电读数头包括光源、光学系统、指示光栅、光电接收单元和信号处理电路；所述信号处理电路包括滤波和放大模块、第一差分模块、第二差分模块、第一运算模块和第二运算模块；所述光源发出的光经光学系统变为准直光，所述准直光依次经标准光栅和指示光栅调制，得到调制后的光强信号，光电接收单元将光强信号转化为电信号；

所述光电接收单元包括多个探测单元，所述多个探测单元分为三组，同相位的探测单元为一组，每组探测单元相互连接生成一组信号，三组探测单元生成的三组信号由信号处理电路接收，并将接收的三组信号经信号处理电路中的滤波和放大模块进行滤波和放大，并将滤波和放大的后的三组信号中的一组信号作为公用信号，所述公用信号分别与另外两组信号在第一差分模块和第二差分模块中进行差分运算，得到差分运算后的两组信号，第一差分模块和第二差分模块将运算后的两组信号分别输入至第一运算模块和第二运算模块，所述第一运算模块和第二运算模块分别输出正弦信号和余弦信号。

本发明的有益效果：本发明所述的移位测量装置中将信号分为三组，而不同与前述专利所采用的信号分成四组，而在信号处理过程当中，前述专利中的信号处理电路中对于四路信号处理过程中没有采用公共信号消除背底电平，而本发明中采用公共信号消除背底电平。这样的设置中，由于每个周期的光信号只用了三个探测单元来接收，在相同探测单元数量，光电接收单元沿测量方向探测长度不变的条件下，得到了更多周期的光信号，进一步调高了信号的平均作用，增强了装置的抗污染能力。

附图说明

图1为本发明所述的移位测量装置的结构示意图；

图2为图1所示的移位测量装置中的指示光栅和光电接收单元的示意图；

图3为图1所示的光电接收单元及信号处理电路原理示意图。

具体实施方式