指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于光柵尺制造領(lǐng)域，具體涉及一種指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著機床領(lǐng)域?qū)Χㄎ痪纫蟮牟粩嗵岣?，光柵尺成為精密位置測量的重要工 具。光柵尺是由主光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成，光柵讀數(shù)頭進一步由光源、會聚透鏡、指 示光柵、光電元件及調(diào)整機構(gòu)等組成。光柵尺的基本原理為主光柵與光柵讀數(shù)頭上的指示 光柵形成莫爾條紋，當(dāng)指示光柵上的線紋和主光柵上的線紋之間形成一個小角度Θ，并且 指示光柵和主光柵刻面相對平行放置時，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上，形成明 暗相間的條紋。這種條紋稱為"莫爾條紋"。
[0003] 指示光柵上的線紋和主光柵上的線紋之間的夾角Θ直接決定了莫爾條紋的寬 度，從而影響整個光柵尺的分辨率。目前使用的目視法或只觀察莫爾條紋的方法，都只能粗 略保證指示光柵上的線紋和主光柵上的線紋之間的夾角Θ滿足要求，不能準(zhǔn)確的控制莫 爾條紋寬度，當(dāng)此夾角過大或者過小時，將使得后續(xù)的計數(shù)細(xì)分處理存在嚴(yán)重誤差，直接影 響著光柵尺的測量精度，甚至直接決定了光柵尺輸出位置信息的真實性。因此，設(shè)計一個精 確控制指示光柵上的線紋和主光柵上的線紋之間的夾角Θ的裝置是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提出一種指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的 不能準(zhǔn)確的控制莫爾條紋寬度的問題。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置包括支撐平臺、指示光 柵調(diào)節(jié)模塊、指示光柵、滑架、主光柵、照明光源、同軸光鏡頭、相機、電腦和自動點膠機；
[0006] 所述主光柵通過滑架固定在支撐平臺上，所述指示光柵設(shè)置在所述主光柵上方， 與所述指示光柵調(diào)節(jié)模塊固定，所述電腦控制相機通過同軸光鏡頭對主光柵和指示光柵成 像，通過照明光源進行照明，通過指示光柵調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)指示光柵與主光柵的相對位置， 通過電腦控制自動點膠機進行粘接。
[0007] 所述主光柵和指示光柵上均設(shè)置有標(biāo)記圖案。
[0008] 所述同軸光鏡頭米用雙遠心結(jié)構(gòu)。
[0009] 所述主光柵和指示光柵之間的距離為目標(biāo)距離。
[0010] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置利用指示光柵調(diào)節(jié) 模塊將指示光柵固定在主光柵上方，采用焦深較大的同軸光鏡頭，當(dāng)同軸光源照明時，指示 光柵及主光柵均通過同軸光鏡頭成像，使用相機觀察兩光柵上標(biāo)記圖案的相對位置關(guān)系， 根據(jù)需要的莫爾條紋寬度，對指示光柵位置進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。
[0011] 本發(fā)明光學(xué)與機械結(jié)構(gòu)緊湊，性能可靠；利用成像原理使兩光柵的像準(zhǔn)確呈現(xiàn)在 觀測位置，精密可控，同時，同軸光鏡頭的大焦深保證兩光柵均可以清晰成像；同軸光鏡頭 采用雙遠心結(jié)構(gòu)，可以保證在檢測過程中，避免前、后工作距離的微小變化引起放大倍率變 化而造成檢測誤差；保證了實驗裝置的穩(wěn)定性，進而保證了實驗數(shù)據(jù)的可靠性；該裝置不 僅可以實現(xiàn)對兩光柵夾角的精確調(diào)節(jié)，也可以輸出當(dāng)前的莫爾條紋寬度，數(shù)據(jù)直觀時效，參 考性強。該裝置的自動粘接功能也可以避免人為粘接過程中產(chǎn)生的不必要的誤差。
【附圖說明】
[0012] 圖1為本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013] 圖2為本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置中指示光柵示意圖；
[0014] 圖3為本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置中主光柵示意圖；
[0015] 圖4為本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置中指示光柵標(biāo)記圖案示意圖A。
[0016] 圖5為與圖4中指不光棚標(biāo)記圖案不意圖A對應(yīng)的主光棚標(biāo)記圖案不意圖；
[0017] 圖6為本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置中指示光柵標(biāo)記圖案示意圖B ;
[0018] 圖7為與圖6中指不光棚標(biāo)記圖案不意圖B對應(yīng)的主光棚標(biāo)記圖案不意圖；
[0019] 其中：1、指示光柵調(diào)節(jié)模塊，2、指示光柵，3、滑架，4、主光柵，5、同軸光鏡頭，6、照 明光源，7、相機，8、電腦，9、支撐平臺，10、自動點膠機，11、標(biāo)記圖案區(qū)域A，12、標(biāo)記圖案區(qū) 域B 0
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0021] 實施例一：
[0022] 參見附圖1附圖2和附圖3,本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置包括支撐平臺 9、指示光柵調(diào)節(jié)模塊1、指示光柵2、滑架3、主光柵4、照明光源6、同軸光鏡頭5、相機7、電 腦8和自動點膠機10 ;
[0023] 所述主光柵4通過滑架3固定在支撐平臺9上，所述指示光柵2設(shè)置在所述主光 柵4上方，與所述指示光柵調(diào)節(jié)模塊1固定，所述電腦8控制相機7通過同軸光鏡頭5對主 光柵4和指示光柵2成像，通過照明光源6進行照明，通過指示光柵調(diào)節(jié)模塊1調(diào)節(jié)指示光 柵2與主光柵4的相對位置，通過電腦8控制自動點膠機10進行粘接。
[0024] 參見附圖2和附圖3,所述指示光柵2和主光柵4上分別設(shè)有標(biāo)記圖案區(qū)域All和 標(biāo)記圖案區(qū)域B12,參見附圖4,指示光柵2上在標(biāo)記圖案區(qū)域All左側(cè)刻劃一個十字絲標(biāo) 記圖案，右側(cè)刻劃若干個十字絲標(biāo)記圖案。參見附圖5,主光柵4上在標(biāo)記圖案區(qū)域B12上 設(shè)置有與指示光柵2的標(biāo)記圖案相對應(yīng)的標(biāo)記圖案。
[0025] 所述同軸光鏡頭5米用雙遠心結(jié)構(gòu)。
[0026] 所述主光柵4和指示光柵2之間的距離為目標(biāo)距離。
[0027] 本實施方式中所述的標(biāo)準(zhǔn)玻璃光柵由透光和不透光部分組成，其周期與刻劃待測 光柵的目標(biāo)周期相同，刻線精度及黑白比均檢驗合格，同時其上有用于與主光柵4位置調(diào) 節(jié)的特殊標(biāo)記圖案，為該裝置的測量精度提供可靠保證。
[0028] 本實施方式中所述的雙遠心的同軸光鏡頭5,焦深較大，可以同時對兩光柵進行成 像，檢測過程中前、后工作距離的微小變化不影響待測光柵投影的清晰度，避免清晰度的變 化造成調(diào)制信號的誤差。
[0029] 本實施方式中所述的相機7與所使用的同軸光鏡頭5匹配，視場范圍包含整個所 要觀察的帶有標(biāo)記圖案的區(qū)域及莫爾條紋觀察窗口。
[0030] 本發(fā)明的工作流程為：指示光柵2通過指示光柵調(diào)節(jié)模塊1放置在主光柵4上 方，當(dāng)光源照明時，指示光柵2及主光柵4均通過同軸光鏡頭5成像在相機7上，屏幕上出 現(xiàn)兩光柵的圖像，即可以看到莫爾條紋觀察窗口及標(biāo)記圖案。電腦8同時通過信號處理軟 件，顯示出當(dāng)前位置的兩光柵夾角及產(chǎn)生的莫爾條紋寬度。具體為：使兩光柵上左側(cè)的十字 標(biāo)記圖案重合，調(diào)節(jié)指示光柵2使其與主光柵4之間有一夾角，觀察窗口 I及窗口 II，當(dāng)這 兩個窗口中都觀察到均勻、穩(wěn)定的莫爾條紋時，記錄下指示光柵2上右側(cè)的十字標(biāo)記圖案 的位置，同時可測得主光柵4上的十字標(biāo)記圖案與指示光柵2上最下面的距離h，已知指示 光柵2上水平兩個十字絲的間距d，則可得出當(dāng)前位置下，兩光柵的夾角Θ的正切值：
【主權(quán)項】
1. 指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置，其特征在于，包括支撐平臺（9)、指示光柵調(diào)節(jié)模塊 (10)、指示光柵（2)、滑架（3)、主光柵（4)、照明光源（6)、同軸光鏡頭（5)、相機（7)、電腦 (8)和自動點膠機（10); 所述主光柵（4)通過滑架（3)固定在支撐平臺（9)上，所述指示光柵（2)設(shè)置在所述 主光柵（4)上方，與所述指示光柵調(diào)節(jié)模塊（10)固定，所述電腦（8)控制相機（7)通過同 軸光鏡頭（5)對主光柵（4)和指示光柵（2)成像，通過照明光源（6)進行照明，通過指示光 柵調(diào)節(jié)模塊（10)調(diào)節(jié)指示光柵（2)與主光柵（4)的相對位置，通過電腦（8)控制自動點膠 機（10)進行粘接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置，其特征在于，所述主光柵（4) 和指示光柵（2)上均設(shè)置有標(biāo)記圖案。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置，其特征在于，所述同軸光鏡 頭（5)米用雙遠心結(jié)構(gòu)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置，其特征在于，所述主光柵（4) 和指示光柵（2)之間的距離為目標(biāo)距離。
【專利摘要】本發(fā)明的指示光柵精確調(diào)節(jié)與粘接裝置屬于光柵尺制造領(lǐng)域，目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不能準(zhǔn)確的控制莫爾條紋寬度的問題。本發(fā)明包括支撐平臺、指示光柵調(diào)節(jié)模塊、指示光柵、滑架、主光柵、照明光源、同軸光鏡頭、相機、電腦和自動點膠機；主光柵通過滑架固定在支撐平臺上，指示光柵設(shè)置在主光柵上方，與指示光柵調(diào)節(jié)模塊固定，電腦控制相機通過同軸光鏡頭對主光柵和指示光柵成像，通過照明光源進行照明，通過指示光柵調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)指示光柵與主光柵的相對位置，通過電腦控制自動點膠機進行粘接。本發(fā)明不僅可以實現(xiàn)對兩光柵夾角的精確調(diào)節(jié)，數(shù)據(jù)直觀時效，參考性強。該裝置的自動粘接功能也可以避免人為粘接過程中產(chǎn)生的不必要的誤差。
【IPC分類】G01B11-00
【公開號】CN104792260
【申請?zhí)枴緾N201510073114
【發(fā)明人】孫竹, 孫強, 吳宏圣, 張雪鵬
【申請人】中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月12日