[发明专利]不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统及方法

权利要求书

1.不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，包括设有通孔的光栅导轨、读数体、数据处理模块、上位机；所述光栅导轨上刻有若干段光栅，所述读数体安装在滑块上；所述读数体包括2至4个读数头，各读数头之间刚性连接；所述数据处理模块采用FPGA芯片作为主控，对读数体所输出的编码数据进行解码并处理，将实时连续反馈信号发送给数控系统，同时将位置信息通过串口发送至上位机，上位机将数据进行显示以及通过串口向数据处理模块发送命令。

2.根据权利要求1所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，所述光栅通过光刻、压印或转印技术将光栅刻于光栅导轨面上。

3.根据权利要求1所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，所述读数体安装在滑块上，所述滑块沿着光栅导轨直线运动实现测量-运动共基面。

4.根据权利要求1所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，所述读数体包括2个基准读数头，以及0-2个辅助读数头，所述辅助读数头均匀的安装于两个基准读数头之间，用于均化误差进一步提高精度。

5.根据权利要求4所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，两个基准读数头之间间距大于相邻光栅之间的间距；所述基准读数头分别安装在滑块的前端和后端。

6.根据权利要求1所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，所述光栅包括至少一条绝对编码和至少一条增量编码，增量式码道的栅距范围是[20um，120um]；绝对位置信息来自一系列由绝对编码组成的光栅，增量位置信息由周期性光栅组成；所述读数头内包括绝对式读数单元和增量式读数单元。

7.根据权利要求1所述的不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，其特征在于，所述数据处理模块中包括细分子系统、FPGA处理子系统和ARM处理子系统；所述细分子系统用于对正弦增量信号进行细分；读数头获取的增量读数单元信号进入细分子系统，细分子系统输出符合RS485/RS232/TTL标准的连续增量式反馈信号；所述FPGA处理子系统用于对读数头绝对读数单元信号进行调理并输出符合EnDat 2.2接口标准的连续绝对式反馈信号以及完成对增量式反馈信号进行采集；所述ARM处理子系统用于实现信号的实时判断并对FPGA处理子系统发送命令；

所述细分子系统的分辨率范围是[0.0002um,1.2um]。

8.不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量方法，其特征在于，采用如权利要求1-7中任一项所述不连续基准光栅导轨一体化直线运动测量系统，具体操作步骤如下：

系统上电后读数体内的绝对式读数单元对绝对编码进行采集获得绝对读数单元信号，将绝对读数单元信号送入FPGA处理子系统进行信号调理后输出绝对式反馈信号，同时记录当前系统绝对位置信息；增量式读数单元对增量编码进行采集后送入细分子系统，利用细分子系统输出的增量式反馈信号对系统的位置进行实时更新；所述数据处理模块可以同时输出由读数体绝对式读数单元信号经处理后输出的系统绝对位置以及经过算法处理后输出的系统绝对位置；实时连续反馈信号发送给数控系统，同时将输出的位置信息通过串口输出到上位机。