專利名稱：大量程自動化光柵數(shù)顯卡卷尺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及長度精密測量技術(shù)。
已有的基于莫爾條紋技術(shù)的光柵卡尺測長技術(shù)，其測量精度可達0.05mm甚至更高，而激光測距儀，超聲測距儀等，其測量精度有的還達不到0.05mm，且造價昂貴。
光柵卡尺的關(guān)鍵部件是直線光柵編碼器，其工作原理如

圖1所示，是由參考光柵、標(biāo)尺光柵、接收元件、照明器、信號處理等組成的，其標(biāo)尺光柵是反射式光柵，也就是經(jīng)過每毫米數(shù)條線刻劃的可卷縮剛性標(biāo)尺。與標(biāo)尺光柵成一很小角度的參考光柵是透射式光柵。當(dāng)標(biāo)尺光柵以一定速度運動時，在接收元件前面形成與光柵運動方向垂直的莫爾條紋；當(dāng)標(biāo)尺光柵左右運動時，莫爾條紋作上下移動，兩只接收元件間距為1/4莫爾條紋間距，得到兩路相位差90°的正弦亮度信號，經(jīng)處理后，輸出A、B兩路相位差為90°的等幅方波信號，如附圖2所示。
但在實際應(yīng)用時，卡尺標(biāo)尺光柵的平直度會影響測量的精度，因此在使用過程中需要人工干預(yù)對標(biāo)尺光柵施加一定的牽引力。
總之，目前已有的光柵卡尺不僅不能直接用于自動化測控系統(tǒng)，而且測程只能達到3M左右。
本實用新型的目的是，提供一種光柵卡尺量程可達20M的，可直接用于自動化測控系統(tǒng)的自動化光柵數(shù)顯卡卷尺。
本實用新型是把用不銹鋼材料制作的光柵數(shù)顯卡尺的標(biāo)尺光柵加長到20M，制作成卡卷尺，使力距電機工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)，作為保持標(biāo)尺光柵平直的施力元件；光柵編碼器的輸出信號同時作為距離計數(shù)信號和調(diào)整力矩電機電樞電流的反饋信號，在測量過程中，施加到標(biāo)尺光柵的牽引力自動穩(wěn)定在10牛頓左右。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作詳細(xì)說明附圖3是本實用新型的結(jié)構(gòu)圖，圖中1、光柵編碼器；2.標(biāo)尺光柵；3、力矩電機電樞；4、電機轉(zhuǎn)軸；5、外殼；6、電源；7、脈沖判向及電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路；8、計數(shù)器及距離顯示。
本實用新型的結(jié)構(gòu)如附圖3所示外殼(5)內(nèi)卷放的標(biāo)尺光柵(2)的一端與電機轉(zhuǎn)軸(4)剛性聯(lián)接，另一端穿過與外殼(5)連接的光柵編碼器(1)與工件連接，在外殼(5)的下部是力矩電機電樞(3)，力矩電機電樞(3)與電源(6)電連接，電源(6)接脈沖判向及電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路(7)，再接計數(shù)器及距離顯示(8)；光柵編碼器(1)與脈沖判向及電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路(7)以及計數(shù)器及距離顯示(8)電連接。
本實用新型使用時，將標(biāo)尺光柵外端固定在運動工件上，由工件拖動其伸縮，工件運動的快慢，也就是尺子拉開的快慢，由光柵編碼器傳送到脈沖判向電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓。再傳至電源，使電源輸出不同的電流來控制力矩電機電樞電流，從而保證標(biāo)尺光柵始終被施加10牛頓的張緊力。標(biāo)尺光柵經(jīng)過光柵編碼器，光柵編碼器的輸出信號經(jīng)過處理后，既作為距離計數(shù)器的計數(shù)脈沖，又作為反饋信號，實現(xiàn)對力矩電機電樞電流的隨動調(diào)節(jié)。
本實用新型的數(shù)字顯示還可以通過接口與計算機聯(lián)接，這樣可以將測出的長度輸進計算機。
本實用新型在0～20m測量范圍內(nèi)，測量精度≤0.1mm。本實用新型測量數(shù)據(jù)精確，價格低廉，不僅可用于數(shù)控機床，以及自動化生產(chǎn)車間，更可廣泛應(yīng)用于需要一定測量精度的系統(tǒng)設(shè)計中。
權(quán)利要求1.一種大量程自動化光柵數(shù)顯卡卷尺，是由標(biāo)尺光柵等組成的，其特征在于，在外殼內(nèi)卷放的標(biāo)尺光柵的一端與電機轉(zhuǎn)軸剛性聯(lián)接，另一端穿過與外殼連接的光柵編碼器；在外殼的下部是力矩電機電樞；力矩電機電樞與電源電連接，電源還接脈沖判向及電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路，再接計數(shù)器及距離顯示；光柵編碼器與脈沖判向及電壓/頻率轉(zhuǎn)換電路以及計數(shù)器及距離顯示電連接。
2.如權(quán)利要求1所述的卡卷尺，其特征在于，數(shù)字顯示還可通過接口與計算機聯(lián)接。
3.如權(quán)利要求1所述的卡卷尺，其特征在于，所述標(biāo)尺光柵大于20M。
專利摘要本實用新型的大量程自動化光柵數(shù)顯卡卷尺,其標(biāo)尺光柵一端與工作在堵轉(zhuǎn)狀態(tài)的力矩電機主傳動軸聯(lián)接,另一端與工件聯(lián)接并由工件拖動其伸縮,光柵編碼器的輸出信號經(jīng)處理后,既作為距離計數(shù)器的計數(shù)脈沖,又作為反饋信號,實現(xiàn)了對力矩電機電樞電流的隨動調(diào)節(jié)。本實用新型在0～20m測量范圍內(nèi)、測量精度≤±0.1mm,可廣泛應(yīng)用于自控機床自動化生產(chǎn)車間,及需要一定測量精度的系統(tǒng)設(shè)計中。
文檔編號G01B11/02GK2287294SQ9624303
公開日1998年8月5日 申請日期1996年11月1日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月1日
發(fā)明者劉建國, 魏慶農(nóng), 謝品華, 鄭小兵 申請人:中國科學(xué)院安徽光學(xué)精密機械研究所