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高精度快速檢測光柵副間隙的裝置及方法
【專利摘要】高精度快速檢測光柵副間隙的裝置及方法，涉及光電測量領域，解決了現(xiàn)有采用非接觸光學方法檢測光柵副間隙存在的測量精度低、效率低、結構尺寸大的問題。包括主光柵、滑架、指示光柵、安裝在指示光柵下方的三個電渦流傳感器、與三個電渦流傳感器輸出端連接的光柵位移測量系統(tǒng)和與光柵位移測量系統(tǒng)輸出端連接的數(shù)字顯示屏；三個電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布且其三個探頭在同一平面上，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；指示光柵的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層，厚度大于0.65微米，金屬鉻層寬度大于探頭直徑。本發(fā)明測量精度高可達微米級別，實時快速準確，結構簡單小巧，實現(xiàn)對玻璃測距。
【專利說明】高精度快速檢測光柵副間隙的裝置及方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及光電測量【技術領域】，具體涉及一種高精度快速檢測光柵副間隙的裝置及方法。
【背景技術】
[0002]在精密測量和位移控制領域中多采用光柵尺作為測量手段，光柵尺是高精度測量中公認的最經(jīng)濟實用的技術裝備，被廣泛應用于機床、位移控制臺等涉及測量的工程【技術領域】中。
[0003]光柵尺的核心部件是一對光柵副，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粘接過程中通過結構保證光柵副的間隙，粘接后再通過檢測手段判斷是否符合要求。
[0004]檢測光柵副間隙的現(xiàn)有技術中有三種方法。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判斷間隙值，判斷很不準確，效率也非常低。
[0005]第三種方法是采用非接觸光學方法實現(xiàn)光柵副間隙的檢測，這種方法雖然在一定程度上克服了前兩種方法的缺點，但是自身也存在嚴重的問題。比如，(I)該方法是對形成的圖像寬度測量，進而計算出對應的間隙值。而在實際過程中，圖像的暗帶邊緣特征點距離測量時存在誤差，通過圖像處理的辦法想提高精度是比較難的。(2)在檢測光柵副間隙時需要人為拖動滑架I和指示光柵2沿著主光柵3移動才能檢測，在拖動滑架I過程中不可避免的會引入影響光柵副間隙測量的因素，干擾測量結果。如果帶入明顯干擾，就需要重新檢測，這就導致測量效率降低，有時甚至比前兩種效率更低。(3)結構尺寸大。

【發(fā)明內容】

[0006]為了解決現(xiàn)有采用非接觸光學方法檢測光柵副間隙存在的測量精度低、效率低、結構尺寸大的問題，本發(fā)明提供一種高精度快速檢測光柵副間隙的裝置及方法。
[0007]本發(fā)明為解決技術問題所采用的技術方案如下:
[0008]本發(fā)明的高精度快速檢測光柵副間隙的裝置，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電渦流傳感器、與三個電渦流傳感器輸出端連接的光柵位移測量系統(tǒng)和與光柵位移測量系統(tǒng)輸出端連接的數(shù)字顯示屏；所述三個電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布且三個電渦流傳感器的三個探頭在同一平面上，此平面與主光柵上表面平齊或有一定距離，當有一定距離時將此距離當作初始零位；所述指示光柵的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層，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，將三個電渦流傳感器安裝在指示光柵下方，這三個電渦流傳感器呈面積最大的等腰三角形分布，三個電渦流傳感器的探頭與主光柵上表面平齊或者將這三個電渦流傳感器的探頭到主光柵上表面的距離當作初始零位，三個電渦流傳感器輸出端連接到光柵位移測量系統(tǒng)輸入端，再將光柵位移測量系統(tǒng)輸出端連接到數(shù)字顯示屏；在放置滑架的過程中，通過控制器控制電渦流傳感器的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場，指示光柵表面會產(chǎn)生感應電流而產(chǎn)生反向電磁場，電渦流傳感器根據(jù)反向電磁場強度判斷與指示光柵之間的距離，光柵位移測量系統(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與主光柵之間的間隙值。
[0010]所述指示光柵的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層，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)明可以實時、高速、動態(tài)、準確的檢測出粘接到滑架上的指示光柵置于主光柵上時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單的結構，實現(xiàn)對光柵副間隙的高精度檢測，精度可達到微米級別。(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出光柵副間隙值。(3)檢測指示光柵上的三個點與主光柵之間的距離，通過三個距離值大小來判斷間隙是否如何要求。(4)結構簡單，小巧。(5)突破了電渦流法只能測量金屬物體的限制，實現(xiàn)了對玻璃的測距。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的高精度快速檢測光柵副間隙的裝置的結構示意圖。
[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構示意圖。
[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、光柵位移測量系統(tǒng)，6、數(shù)字顯示屏。
【具體實施方式】
[0018]以下結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。
[0019]如圖1所示，本發(fā)明的高精度快速檢測光柵副間隙的裝置，包括滑架1、指示光柵
2、主光柵3、三個電渦流傳感器4、光柵位移測量系統(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，三個電渦流傳感器4的三個探頭在同一平面上，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，當三個探頭所在的同一平面與主光柵3上表面有一段距離時，將此距離當作初始零位，如圖1所示，三個電渦流傳感器4輸出端與光柵位移測量系統(tǒng)5輸入端連接，光柵位移測量系統(tǒng)5輸出端與數(shù)字顯示屏6連接，光柵位移測量系統(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)生的電渦流效應由光柵線位移傳感器感受線位移量并通過數(shù)字顯示屏6顯示其數(shù)值，從而檢測出指示光柵2上三點與主光柵3之間的間隙。通過本發(fā)明的高精度快速檢測光柵副間隙的裝置可以實時、高速、動態(tài)、準確的檢測出粘接到滑架I上的指示光柵2置于主光柵3上時與主光柵3之間的間隙值。
[0020]如圖5所示，指示光柵2的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層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光柵副間隙的裝置進行間隙檢測時，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，將三個電渦流傳感器4安裝在示光柵2下方，并且這三個電渦流傳感器4呈面積最大的等腰三角形分布，三個電渦流傳感器4的探頭與主光柵3上表面平齊或者將三個電渦流傳感器4的探頭到主光柵3上表面的距離當作初始零位，三個電渦流傳感器4輸出端連接到光柵位移測量系統(tǒng)5輸入端，再將光柵位移測量系統(tǒng)5輸出端連接到數(shù)字顯示屏6 ;在放置滑架I的過程中，通過控制器控制電渦流傳感器4的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場，指示光柵2表面會產(chǎn)生感應電流而產(chǎn)生反向電磁場，電渦流傳感器4根據(jù)反向電磁場強度判斷與指示光柵2之間的距離(即指示光柵2上三點與主光柵3之間的間隙值)，光柵位移測量系統(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上三點與主光柵3之間的間隙值。
【權利要求】
1.高精度快速檢測光柵副間隙的裝置，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)下方的三個電渦流傳感器(4)、與三個電渦流傳感器(4)輸出端連接的光柵位移測量系統(tǒng)(5)和與光柵位移測量系統(tǒng)(5)輸出端連接的數(shù)字顯示屏(6);所述三個電渦流傳感器(4)呈面積最大的等腰三角形分布且三個電渦流傳感器(4)的三個探頭在同一平面上，此平面與主光柵(3)上表面平齊或有一定距離，當有一定距離時將此距離當作初始零位；所述指示光柵(2)的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層(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，將三個電渦流傳感器(4)安裝在指示光柵(2)下方，這三個電渦流傳感器(4)呈面積最大的等腰三角形分布，三個電渦流傳感器(4)的探頭與主光柵(3)上表面平齊或者將這三個電渦流傳感器(4)的探頭到主光柵(3)上表面的距離當作初始零位，三個電渦流傳感器(4)輸出端連接到光柵位移測量系統(tǒng)(5)輸入端，再將光柵位移測量系統(tǒng)(5)輸出端連接到數(shù)字顯示屏出)；在放置滑架(1)的過程中，通過控制器控制電渦流傳感器(4)的探頭產(chǎn)生震蕩電磁場，指示光柵(2)表面會產(chǎn)生感應電流而產(chǎn)生反向電磁場，電渦流傳感器⑷根據(jù)反向電磁場強度判斷與指示光柵⑵之間的距離，光柵位移測量系統(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)上三點與主光柵(3)之間的間隙值。
3.根據(jù)權利要求 2所述的高精度快速檢測光柵副間隙的方法，其特征在于，所述指示光柵(2)的周圍鍍有寬度相等、厚度也相等的金屬鉻層(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】G01B7/14GK103983181SQ201410205724
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月15日 優(yōu)先權日:2014年5月15日
【發(fā)明者】張雪鵬, 孫強, 吳宏圣 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所