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高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置及方法
【專利摘要】高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置及方法，涉及光電測(cè)量領(lǐng)域，解決了現(xiàn)有采用非接觸光學(xué)方法檢測(cè)光柵副間隙存在的測(cè)量精度低、效率低、結(jié)構(gòu)尺寸大的問(wèn)題。包括主光柵、滑架、指示光柵、安裝在指示光柵下方的三個(gè)電渦流傳感器、與三個(gè)電渦流傳感器輸出端連接的光柵位移測(cè)量系統(tǒng)和與光柵位移測(cè)量系統(tǒng)輸出端連接的數(shù)字顯示屏；三個(gè)電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布且其三個(gè)探頭在同一平面上，此平面與主光柵上表面平齊或有一定距離，此距離為初始零位；指示光柵的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層，厚度大于0.65微米，金屬鉻層寬度大于探頭直徑。本發(fā)明測(cè)量精度高可達(dá)微米級(jí)別，實(shí)時(shí)快速準(zhǔn)確，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單小巧，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃測(cè)距。
【專利說(shuō)明】高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在精密測(cè)量和位移控制領(lǐng)域中多采用光柵尺作為測(cè)量手段，光柵尺是高精度測(cè)量中公認(rèn)的最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的技術(shù)裝備，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床、位移控制臺(tái)等涉及測(cè)量的工程【技術(shù)領(lǐng)域】中。
[0003]光柵尺的核心部件是一對(duì)光柵副，即主光柵3和指示光柵2，兩者之間需要保持一定的間隙才能夠正常工作，指示光柵2與滑架I粘接過(guò)程中通過(guò)結(jié)構(gòu)保證光柵副的間隙，粘接后再通過(guò)檢測(cè)手段判斷是否符合要求。
[0004]檢測(cè)光柵副間隙的現(xiàn)有技術(shù)中有三種方法。第一種是塞尺法，塞尺法不夠精確，很容易造成誤判，效率也很低。第二種是光線照明和人眼觀察，此種方法完全是依靠人的肉眼來(lái)判斷間隙值，判斷很不準(zhǔn)確，效率也非常低。
[0005]第三種方法是采用非接觸光學(xué)方法實(shí)現(xiàn)光柵副間隙的檢測(cè)，這種方法雖然在一定程度上克服了前兩種方法的缺點(diǎn)，但是自身也存在嚴(yán)重的問(wèn)題。比如，(I)該方法是對(duì)形成的圖像寬度測(cè)量，進(jìn)而計(jì)算出對(duì)應(yīng)的間隙值。而在實(shí)際過(guò)程中，圖像的暗帶邊緣特征點(diǎn)距離測(cè)量時(shí)存在誤差，通過(guò)圖像處理的辦法想提高精度是比較難的。(2)在檢測(cè)光柵副間隙時(shí)需要人為拖動(dòng)滑架I和指示光柵2沿著主光柵3移動(dòng)才能檢測(cè)，在拖動(dòng)滑架I過(guò)程中不可避免的會(huì)引入影響光柵副間隙測(cè)量的因素，干擾測(cè)量結(jié)果。如果帶入明顯干擾，就需要重新檢測(cè)，這就導(dǎo)致測(cè)量效率降低，有時(shí)甚至比前兩種效率更低。(3)結(jié)構(gòu)尺寸大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有采用非接觸光學(xué)方法檢測(cè)光柵副間隙存在的測(cè)量精度低、效率低、結(jié)構(gòu)尺寸大的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置及方法。
[0007]本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置，包括主光柵、放置在主光柵上的滑架和粘接固定在滑架上的指示光柵；所述指示光柵所在平面與主光柵所在平面相互平行，還包括安裝在指示光柵下方的三個(gè)電渦流傳感器、與三個(gè)電渦流傳感器輸出端連接的光柵位移測(cè)量系統(tǒng)和與光柵位移測(cè)量系統(tǒng)輸出端連接的數(shù)字顯示屏；所述三個(gè)電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布且三個(gè)電渦流傳感器的三個(gè)探頭在同一平面上，此平面與主光柵上表面平齊或有一定距離，當(dāng)有一定距離時(shí)將此距離當(dāng)作初始零位；所述指示光柵的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層，金屬鉻層厚度大于0.65微米，金屬鉻層寬度大于電渦流傳感器的探頭直徑。
[0009]本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的方法，將指示光柵粘接固定在滑架上，再將滑架放置在主光柵上，指示光柵所在平面與主光柵所在平面相互平行，將三個(gè)電渦流傳感器安裝在指示光柵下方，這三個(gè)電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布，三個(gè)電渦流傳感器的探頭與主光柵上表面平齊或者將這三個(gè)電渦流傳感器的探頭到主光柵上表面的距離當(dāng)作初始零位，三個(gè)電渦流傳感器輸出端連接到光柵位移測(cè)量系統(tǒng)輸入端，再將光柵位移測(cè)量系統(tǒng)輸出端連接到數(shù)字顯示屏；在放置滑架的過(guò)程中，通過(guò)控制器控制電渦流傳感器的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場(chǎng)，指示光柵表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流而產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，電渦流傳感器根據(jù)反向電磁場(chǎng)強(qiáng)度判斷與指示光柵之間的距離，光柵位移測(cè)量系統(tǒng)中的光柵線位移傳感器感受此距離值并將其輸出給數(shù)字顯示屏，通過(guò)數(shù)字顯示屏顯示距離值大小，從而顯示出指示光柵上三點(diǎn)與主光柵之間的間隙值。
[0010]所述指示光柵的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層，金屬鉻層厚度大于
0.65微米，金屬鉻層寬度大于電渦流傳感器的探頭直徑。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明可以實(shí)時(shí)、高速、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確的檢測(cè)出粘接到滑架上的指示光柵置于主光柵上時(shí)光柵副之間的間隙值。(I)高精度，借助于電渦流傳感器的高精度和該裝置簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光柵副間隙的高精度檢測(cè)，精度可達(dá)到微米級(jí)別。(2)快速，直接把粘好指示光柵的滑架置于主光柵上就可以檢測(cè)出光柵副間隙值。(3)檢測(cè)指示光柵上的三個(gè)點(diǎn)與主光柵之間的距離，通過(guò)三個(gè)距離值大小來(lái)判斷間隙是否如何要求。(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧。(5)突破了電渦流法只能測(cè)量金屬物體的限制，實(shí)現(xiàn)了對(duì)玻璃的測(cè)距。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1中A部分的俯視圖。
[0014]圖3為圖1中A部分的仰視圖。
[0015]圖4為沿圖3中F-F向的剖視圖。
[0016]圖5為經(jīng)鍍鉻處理后的指示光柵的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1、滑架，2、指示光柵，201、金屬鉻層，3、主光柵，4、電渦流傳感器，5、光柵位移測(cè)量系統(tǒng)，6、數(shù)字顯示屏。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置，包括滑架1、指示光柵
2、主光柵3、三個(gè)電渦流傳感器4、光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5和數(shù)字顯示屏6。如圖2所示，指示光柵2粘接固定在滑架I上，再將滑架I放置在主光柵3上，指示光柵2所在平面與主光柵3所在平面相互平行。如圖3所示，將三個(gè)電渦流傳感器4安裝在指示光柵2的下方，呈面積最大的等腰三角形分布，如圖4所示，三個(gè)電渦流傳感器4的三個(gè)探頭在同一平面上，此平面可以與主光柵3上表面平齊或者與主光柵3上表面有一定距離，當(dāng)三個(gè)探頭所在的同一平面與主光柵3上表面有一段距離時(shí)，將此距離當(dāng)作初始零位，如圖1所示，三個(gè)電渦流傳感器4輸出端與光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5輸入端連接，光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5輸出端與數(shù)字顯示屏6連接，光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5利用指示光柵2的鍍鉻層201和電渦流傳感器4之間產(chǎn)生的電渦流效應(yīng)由光柵線位移傳感器感受線位移量并通過(guò)數(shù)字顯示屏6顯示其數(shù)值，從而檢測(cè)出指示光柵2上三點(diǎn)與主光柵3之間的間隙。通過(guò)本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置可以實(shí)時(shí)、高速、動(dòng)態(tài)、準(zhǔn)確的檢測(cè)出粘接到滑架I上的指示光柵2置于主光柵3上時(shí)與主光柵3之間的間隙值。
[0020]如圖5所示，指示光柵2的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層201，金屬鉻層201厚度大于0.65微米，金屬鉻層201寬度D大于電渦流傳感器4的探頭直徑。
[0021]采用本發(fā)明的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置進(jìn)行間隙檢測(cè)時(shí)，將指示光柵2粘接固定在滑架I上，再將滑架I放置在主光柵3上，指示光柵2所在平面與主光柵3所在平面相互平行，將三個(gè)電渦流傳感器4安裝在示光柵2下方，并且這三個(gè)電渦流傳感器4呈面積最大的等腰三角形分布，三個(gè)電渦流傳感器4的探頭與主光柵3上表面平齊或者將三個(gè)電渦流傳感器4的探頭到主光柵3上表面的距離當(dāng)作初始零位，三個(gè)電渦流傳感器4輸出端連接到光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5輸入端，再將光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5輸出端連接到數(shù)字顯示屏6 ;在放置滑架I的過(guò)程中，通過(guò)控制器控制電渦流傳感器4的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場(chǎng)，指示光柵2表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流而產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，電渦流傳感器4根據(jù)反向電磁場(chǎng)強(qiáng)度判斷與指示光柵2之間的距離(即指示光柵2上三點(diǎn)與主光柵3之間的間隙值)，光柵位移測(cè)量系統(tǒng)5中的光柵線位移傳感器感受此距離值并將其輸出給數(shù)字顯示屏6，通過(guò)數(shù)字顯示屏6顯示距離值大小，從而顯示出指示光柵2上三點(diǎn)與主光柵3之間的間隙值。
【權(quán)利要求】
1.高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的裝置，包括主光柵(3)、放置在主光柵(3)上的滑架(I)和粘接固定在滑架(1)上的指示光柵(2);所述指示光柵(2)所在平面與主光柵(3)所在平面相互平行，其特征在于，還包括安裝在指示光柵(2)下方的三個(gè)電渦流傳感器(4)、與三個(gè)電渦流傳感器(4)輸出端連接的光柵位移測(cè)量系統(tǒng)(5)和與光柵位移測(cè)量系統(tǒng)(5)輸出端連接的數(shù)字顯示屏(6);所述三個(gè)電渦流傳感器(4)呈面積最大的等腰三角形分布且三個(gè)電渦流傳感器(4)的三個(gè)探頭在同一平面上，此平面與主光柵(3)上表面平齊或有一定距離，當(dāng)有一定距離時(shí)將此距離當(dāng)作初始零位；所述指示光柵(2)的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層(201)，金屬鉻層(201)厚度大于0.65微米，金屬鉻層(201)寬度大于電渦流傳感器(4)的探頭直徑。
2.高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的方法，其特征在于，將指示光柵(2)粘接固定在滑架(I)上，再將滑架(1)放置在主光柵(3)上，指示光柵(2)所在平面與主光柵(3)所在平面相互平行，將三個(gè)電渦流傳感器(4)安裝在指示光柵(2)下方，這三個(gè)電渦流傳感器(4)呈面積最大的等腰三角形分布，三個(gè)電渦流傳感器(4)的探頭與主光柵(3)上表面平齊或者將這三個(gè)電渦流傳感器(4)的探頭到主光柵(3)上表面的距離當(dāng)作初始零位，三個(gè)電渦流傳感器(4)輸出端連接到光柵位移測(cè)量系統(tǒng)(5)輸入端，再將光柵位移測(cè)量系統(tǒng)(5)輸出端連接到數(shù)字顯示屏出)；在放置滑架(1)的過(guò)程中，通過(guò)控制器控制電渦流傳感器(4)的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場(chǎng)，指示光柵(2)表面會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流而產(chǎn)生反向電磁場(chǎng)，電渦流傳感器⑷根據(jù)反向電磁場(chǎng)強(qiáng)度判斷與指示光柵⑵之間的距離，光柵位移測(cè)量系統(tǒng)(5)中的光柵線位移傳感器感受此距離值并將其輸出給數(shù)字顯示屏(6)，通過(guò)數(shù)字顯示屏(6)顯示距離值大小，從而顯示出指示光柵(2)上三點(diǎn)與主光柵(3)之間的間隙值。
3.根據(jù)權(quán)利要求 2所述的高精度快速檢測(cè)光柵副間隙的方法，其特征在于，所述指示光柵(2)的周?chē)冇袑挾认嗟取⒑穸纫蚕嗟鹊慕饘巽t層(201)，金屬鉻層(201)厚度大于.0.65微米，金屬鉻層(201)寬度大于電渦流傳感器(4)的探頭直徑。
【文檔編號(hào)】G01B7/14GK103983181SQ201410205724
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月15日
【發(fā)明者】張雪鵬, 孫強(qiáng), 吳宏圣 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所