專利名稱：位置測量設備中光源的調整裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光源調整技術領域，具體涉及一種位置測量設備中光源的調整裝置。
背景技術：
光柵尺位移傳感器(簡稱光柵尺)，是利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置，在位置測量領域具有不可替代的作用，且使用越來越廣泛，它的應用和發(fā)展對于國民經濟、國防建設和科技進步都具有重要意義。在位置測量設備中，光源作為不可缺少的組件之一，其光強的變化嚴重影響到位置測量的準確性，隨著光源的逐步老化，光強也隨之降低，通常采用一種調節(jié)光源的裝置來克服這種情況帶來的不利影響，在英國專利GB2054135A中公開了一種用于調節(jié)光源的方法和裝置，該裝置包括光源1、主光柵2、次光柵3、光電池4、運算器5、差分放大器6、反相放大器7、不透明刻度線8、參考信號發(fā)生器9，該發(fā)明中是將測得的四組光電流由運算器5運算出其總和，將這個總和作為光源光強的實際值，并通過反相放大器7來控制光電流的大小，進而調節(jié)光源的光強大小，但是，光電流的總和與光強的實際值之間存在一定的誤差，會造成測量結果的不準確，尤其是在光柵被大面積污染的同時，位置測量結果尤為不可靠。

發(fā)明內容
為了解決現(xiàn)有的用于調節(jié)光源的裝置存在的位置測量結果不準確的問題，本發(fā)明提供一種結構簡單、可靠性強、光源調整過程簡單方便的位置測量設備中光源的調整裝置。本發(fā)明為解決技術問題所采用的技術方案如下:位置測量設備中光源的調整裝置，包括:光源；與所述光源發(fā)出的光線方向垂直放置的主光柵，所述主光柵相對于所述光源可上下移動；接收經過所述主光柵調制的光的光電探測器；與所述光電探測器相連的分析處理模塊； 與所述分析處理模塊相連的比較模塊；與所述比較模塊相連的三極管，所述三極管與所述光源相連；所述光源發(fā)出的光經過主光柵的調制入射至光電探測器中，光電探測器將其轉換為光電流并輸入至分析處理模塊中，采用軟件算法對幾個最大的光電流值進行挑選，再計算出平均值，該平均值作為實際值U1，在系統(tǒng)開始正常工作時，測量出光電探測器中的幾個電流的平均值，該平均值作為固定值VI，將實際值Ul和固定值Vl輸入至比較模塊中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較，計算出用于調整光源光強的調差，將該調差以電壓的形式施加在三極管的基極上，實際值Ul隨之變化，調整通過光源的電流，直到實際值Ul等于固定值Vl為止。所述比較模塊中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較的具體過程為:在光源衰減時，實際值Ul小于固定值VI，增加施加在三極管基極上的電壓，使通過光源的電流增大，光電探測器中的光電流增大，實際值Ul隨之增大，再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值Vl，調整結束；如果實際值Ul大于固定值Vl，減小施加在三極管基極上的電壓，使通過光源的電流減小，光電探測器中的光電流減小，實際值Ui隨之減小，再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值VI，調整結束。所述軟件算法為冒泡排序或選擇排序。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明利用分析處理模塊將經過光電探測器轉換的光電流中的幾個最大值挑選出來并計算出平均值，該平均值作為光源光強的實際值，與現(xiàn)有的將光電流的總和作為光強的實際值相比，本發(fā)明中的平均值和實際值穩(wěn)定，有效地避免了因光電流與光強不一致帶來的影響，能夠提供準確的位置信息，保證了測量結果的可靠性，為最終精確的位置測量打下了良好的基礎；本發(fā)明的調整裝置抗污染能力強，即使是在主光柵被污染時，也能進行精確的位置測量，且不受光源老化及光電探測器變化的影響，在光源衰減時，本裝置可自動對實際值和固定值進行比較調整，直到實際值等于固定值；本裝置結構簡單，可靠性強，光源調整過程簡單方便。


圖1為本發(fā)明的位置測量設備中光源的調整裝置的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的位置測量設備中光源的調整裝置的光源調整的流程圖。圖中:1、光源，2、主光柵，3、光電探測器，4、分析處理模塊，5、比較模塊，6、三極管。
具體實施例方式以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。如圖1所示，本發(fā)明的一種位置測量設備中光源的調整裝置，主要由光源1、主光柵2、光電探測器3、分析處理模塊4、比較模塊5和三極管6組成，光源I位于位置測量設備上，本實施方式中采用LED燈；主光柵2放置在光源I和光電探測器3之間，其放置方向與光源I發(fā)出的光線方向垂直，在圖1中以一個透明的刻度尺形式示意，刻度尺上有不透光的刻度線，刻度尺可按在圖1中的雙箭頭的方向相對于光源I移動，即主光柵2相對于光源I可移動；與位置相關的光電探測器3集成在一個半導體器件中，接收經過主光柵2調制的光，并將其轉換成與位置相關的光電流，以這種方式產生的與位置相關的光電流理想地具有正弦形的變化過程并有各90°的相位偏移；分析處理模塊4與光電探測器3相連，接收來自光電探測器3的幾組光電流，在分析處理模塊4中，采用軟件算法對幾組光電流進行挑選，選出幾個最大的光電流值，計算出這幾個最大的光電流值的平均值，該平均值作為實際值Ul ;在系統(tǒng)開始正常工作時，測量出光電探測器3的幾個電流的平均值，該平均值作為固定值Vl ;比較模塊5與分析處理模塊4相連，本實施方式中采用差分放大器，將實際值Ul和固定值Vl輸入到比較模塊5中，在比較模塊5中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較，計算出用于調整光源I的光強的調差，將該調差以電壓的形式施加在三極管6的基極上，通過光源I的電流會發(fā)生變化，光強也會隨之變化，光電探測器3中測得的光電流也會隨之變化，實際值Ul也發(fā)生變化，實際值Ul再與固定值Vl比較，再調整通過光源I的電流，直到實際值Ul等于固定值Vl為止，調整結束。
在分析處理模塊4中，采用軟件算法對幾組光電流進行挑選，選出幾個最大的光電流值，所說的軟件算法在現(xiàn)有技術中存在多種，本發(fā)明中選擇冒泡排序或選擇排序。如圖2所示，本發(fā)明的位置測量設備中光源的調整裝置，對光源進行調整的具體過程為:光源I發(fā)出的光經過主光柵2的調制入射至光電探測器3中，光電探測器3將其轉換為光電流并輸入至分析處理模塊4中，采用軟件算法對幾個最大的光電流值進行挑選，再計算出平均值，該平均值作為實際值U1，在系統(tǒng)開始正常工作時，測量出光電探測器3中的幾個電流的平均值，該平均值作為固定值VI，將實際值Ul和固定值Vl輸入至比較模塊5中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較，計算出用于調整光源I光強的調差，將該調差以電壓的形式施加在三極管6的基極上，使通過光源I的電流發(fā)生變化，光強隨之變化，光電探測器3中的光電流也隨之變化，實際值Ul也隨之變化，進行實際值Ul與固定值Vl的比較，調整通過光源I的電流，直到實際值Ul等于固定值Vl為止，調整結束；經過一段時間，光源I會衰減，導致實際值Ul小于固定值VI，此時，需要增加施加在三極管6基極上的電壓，使通過光源I的電流增大，光電探測器3測得的光電流增大，實際值Ul隨之增大，然后再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值VI，表示調整結束；如果實際值Ul大于固定值VI，此時，需要減小施加在三極管6基極上的電壓，使通過光源I的電流減小，光電探測器3測得的光電流減小，實際值Ul隨之減小，然后再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值VI，表示調整結束。
權利要求
1.位置測量設備中光源的調整裝置，其特征在于，包括: 光源(I); 與所述光源(I)發(fā)出的光線方向垂直放置的主光柵(2)，所述主光柵(2)相對于所述光源(I)可上下移動； 接收經過所述主光柵(2)調制的光的光電探測器(3)； 與所述光電探測器(3)相連的分析處理模塊(4)； 與所述分析處理模塊(4)相連的比較模塊(5)； 與所述比較模塊(5)相連的三極管(6)，所述三極管(6)與所述光源(I)相連； 所述光源(I)發(fā)出的光經過主光柵(2)的調制入射至光電探測器(3)中，光電探測器(3 )將其轉換為光電流并輸入至分析處理模塊(4 )中，采用軟件算法對幾個最大的光電流值進行挑選，再計算出平均值，該平均值作為實際值U1，在系統(tǒng)開始正常工作時，測量出光電探測器(3)中的幾個電流的平均值，該平均值作為固定值VI，將實際值Ul和固定值Vl輸入至比較模塊(5)中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較，計算出用于調整光源(I)光強的調差，將該調差以電壓的形式施加在三極管(6)的基極上，實際值Ul隨之變化，調整通過光源(I)的電流，直到實際值Ul等于固定值Vl為止。
2.根據權利要求1所述的位置測量設備中光源的調整裝置，其特征在于，所述比較模塊(5)中執(zhí)行實際值Ul與固定值Vl的比較的具體過程為:在光源(I)衰減時，實際值Ul小于固定值VI，增加施加在三極管(6)基極上的電壓，使通過光源(I)的電流增大，光電探測器(3)中的光電流增大，實際值Ul隨之增大，再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值VI，調整結束；如果實際值Ul大于固定值VI，減小施加在三極管(6)基極上的電壓，使通過光源(I)的電流減小，光電探測器(3)中的光電流減小，實際值Ul隨之減小，再進行實際值Ul與固定值Vl的比較，如果實際值Ul等于固定值VI，調整結束。
3.根據權利要求1所述的位置測量設備中光源的調整裝置，其特征在于，所述軟件算法為冒泡排序或選擇排序。
全文摘要
位置測量設備中光源的調整裝置，包括光源；與光源發(fā)出的光線方向垂直放置的主光柵，主光柵相對于光源可上下移動；接收經過主光柵調制的光的光電探測器；光電探測器和比較模塊均與分析處理模塊相連；光源和比較模塊均與三極管相連；光源的光經主光柵的調制進入光電探測器并將其轉換為光電流輸入至分析處理模塊中，采用軟件算法挑選出幾個最大的光電流值，計算出平均值作為實際值，在系統(tǒng)開始正常工作時，測出光電探測器中的幾個電流的平均值作為固定值，將實際值和固定值輸入至比較模塊中進行比較，計算出調差并將其以電壓形式施加在三極管的基極上，實際值變化，調整光源的電流，直到實際值等于固定值。本發(fā)明測量結果準確可靠，抗污染能力強。
文檔編號G01B11/00GK103148779SQ201310037238
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權日2013年1月30日
發(fā)明者張立華, 吳宏圣, 曾琪峰, 喬棟, 孫強, 李也凡 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所