專利名稱：光電式微位移測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光電測量技術(shù)中測量微位移的裝置。
背景技術(shù)：
光柵尺是目前應(yīng)用較為廣泛的具有代表性的測量位移傳感器，由于受碼盤刻畫、 溫度以及裝調(diào)工藝等因素的影響，使測量裝置體積和測量分辨率及精度成為業(yè)內(nèi)人事十分 關(guān)心的問題。以往在空間小的環(huán)境下對微位移測量的裝置主要是靠霍爾元件，直線電位器等模 擬器件，它們有易受電器噪聲干擾，分辨率較低，穩(wěn)定性差等特點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有微位移測量裝置的體積大，測量精度低且穩(wěn)定差，易受電器噪 聲干擾等問題，提供一種光電式微位移測量裝置。光電式微位移測量裝置，包括殼體、主光柵固定架、主軸、導(dǎo)向軸、主光柵、發(fā)光組 件、指示光柵、指示光柵固定架、光電接收組件、信號處理元件和接觸探頭；主光柵固定架固 定在主軸上，主光柵固定在主光柵固定架上，指示光柵固定在指示光柵固定架上，所述指示 光柵固定架固定在與主光柵固定架相對位置的殼體上；所述光電接收組件和信號處理元件 分別固定在指示光柵固定架外側(cè)的殼體上，發(fā)光組件和導(dǎo)向軸分別固定在主光柵固定架外 側(cè)的殼體上；接觸探頭設(shè)置在主軸的底端。本發(fā)明的工作原理本發(fā)明所述的光電式微位移測量裝置的測量方式采用接觸式 測量，由發(fā)光組件發(fā)出紅外光源準(zhǔn)直照射在主光柵上，當(dāng)本裝置的接觸探頭隨主軸帶動主 光柵固定架與被測設(shè)備發(fā)生微小位移時，所述主光柵與固定在指示光柵固定架的指示光柵 之間產(chǎn)生相對運(yùn)動出現(xiàn)明暗交錯變化的莫爾條紋，而位于指示光柵后面的光電接收組件將 接收的光信號轉(zhuǎn)變成電信號，從而形成有規(guī)律的正弦信號和零位信號，這些電信號包含了 被測設(shè)備位移信息。主光柵每移動一個柵距，光電信號變換一個正弦周期，通過電路信號處 理模塊中的細(xì)分處理及信號輸出模塊，將高精度的位移信息傳給設(shè)備控制系統(tǒng)及數(shù)據(jù)顯示 系統(tǒng)。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的裝置體積??；其裝置的外形尺寸為30毫米X 30 毫米X30毫米，本發(fā)明的裝置能夠自動快速準(zhǔn)確地測量出微位移變化并以數(shù)字形式輸出。 同時本裝置具有高可靠性、高頻率響應(yīng)和系統(tǒng)重復(fù)穩(wěn)定性。本裝置使用方便，當(dāng)發(fā)生微小距 離位移變化時直接輸出距離的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。上位機(jī)容易采集，無需再轉(zhuǎn)換計算，大大地縮短了 運(yùn)算時間，提高了系統(tǒng)工作效率。


圖1為本發(fā)明所述的光電式微位移測量裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明所述的光電式微位移測量裝置的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)示意圖3為本發(fā)明所述的光電式微位移測量裝置中信號處理元件的模擬信號處理電 路圖；圖4為本發(fā)明所述的光電式微位移測量裝置中信號處理元件的CPU處理器的軟件 流程圖。圖中1、殼體，2、主光柵固定架，3、主軸，4、導(dǎo)向軸，5、主光柵，6、發(fā)光組件，7、指示 光柵，8、指示光柵固定架，9、光電接收組件，10、信號處理元件，11、接觸探頭。
具體實施例方式具體實施方式
一、結(jié)合圖1至圖4說明本實施方式，光電式微位移測量裝置，包括 殼體1、主光柵固定架2、主軸3、導(dǎo)向軸4、主光柵5、發(fā)光組件6、指示光柵7、指示光柵固定 架8、光電接收組件9、信號處理元件10和接觸探頭11 ；主光柵固定架2固定在主軸3上， 主光柵5固定在主光柵固定架2上，指示光柵7固定在指示光柵固定架8上，所述指示光柵 固定架8固定在與主光柵固定架2相對位置的殼體1上；所述光電接收組件9和信號處理 元件10分別固定在指示光柵固定架8外側(cè)的殼體1上，發(fā)光組件6和導(dǎo)向軸4分別固定在 主光柵固定架2外側(cè)的殼體1上；接觸探頭11設(shè)置在主軸3的底端。本實施方式所述的導(dǎo)向軸4用來限制主軸的轉(zhuǎn)動。本實施方式所述的信號處理元件10的功能包括信號放大與整形、CPU處理器、信 號輸出件、電源模塊及計算機(jī)軟件程序；信號處理元件的工作原理結(jié)合圖3和圖4進(jìn)行說明，所述光柵尺輸出四路相位相差90度的模擬信號經(jīng)電阻 放大和比較器整形，成為相位相差90度的方波通過CPU進(jìn)行計數(shù)運(yùn)算。四路相位相差90 度的模擬信號通過CPU集成的AD采集接口轉(zhuǎn)變成數(shù)字信息，由軟件差分放大成兩路相位相 差90度的數(shù)字信號，再經(jīng)軟件細(xì)分成分辨率為0. 015微米的數(shù)據(jù)并以串口形式輸出的測量
直ο本實施方式所述的CPU處理器的型號為C8051F020 ；CPU處理器采用 KeiluVision3 編禾呈。本發(fā)明的信號處理元件中的電路板尺寸為27毫米X24毫米。由于采用高集成單 片機(jī)處理芯片大大的減小了體積，把光電模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號提高了裝置的可靠性， 采用軟件細(xì)分提高了裝置的分辨率和重復(fù)性。
權(quán)利要求
光電式微位移測量裝置，包括殼體(1)、主光柵固定架(2)、主軸(3)、導(dǎo)向軸(4)、主光柵(5)、發(fā)光組件(6)、指示光柵(7)、指示光柵固定架(8)、光電接收組件(9)、信號處理元件(10)和接觸探頭(11)；其特征是，主光柵固定架(2)固定在主軸(3)上，主光柵(5)固定在主光柵固定架(2)上，指示光柵(7)固定在指示光柵固定架(8)上，所述指示光柵固定架(8)固定在與主光柵固定架(2)相對位置的殼體(1)上；所述光電接收組件(9)和信號處理元件(10)分別固定在指示光柵固定架(8)外側(cè)的殼體(1)上，發(fā)光組件(6)和導(dǎo)向軸(4)分別固定在主光柵固定架(2)外側(cè)的殼體(1)上；接觸探頭(11)設(shè)置在主軸(3)的底端。
全文摘要
光電式微位移測量裝置，涉及光電測量技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及光電測量技術(shù)中測量微位移的裝置。本發(fā)明為解決現(xiàn)有微位移測量裝置的體積大，測量精度低且穩(wěn)定差，易受電器噪聲干擾等問題，其結(jié)構(gòu)包括殼體、主光柵固定架、主軸、導(dǎo)向軸、主光柵、發(fā)光組件、指示光柵、指示光柵固定架、光電接收組件、信號處理元件和接觸探頭；主光柵固定架固定在主軸上，主光柵固定在主光柵固定架上，指示光柵固定在指示光柵固定架上，指示光柵固定架固定在與主光柵固定架相對位置的殼體上；光電接收組件和信號處理元件分別固定在指示光柵固定架外側(cè)的殼體上，發(fā)光組件和導(dǎo)向軸分別固定在主光柵固定架外側(cè)的殼體上；接觸探頭設(shè)置在主軸的底端。本發(fā)明適用于微位測量領(lǐng)域。
文檔編號G01B11/02GK101979959SQ20101052802
公開日2011年2月23日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月2日
發(fā)明者劉長順, 楊寧, 王恒坤, 韓旭東 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所