CN101192412B - 粗节距的激光接长录磁载体及其录磁方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及超长的线位移传感器的录刻技术，尤其涉及一种不同节距的激光接长录磁装置及其方法。一种粗节距的激光接长录磁装置，它是在有限行程范围的录磁设备上，记录载体(4)和磁头为相对运动安装，其位移量以激光波长作为基准，它还包括一个磁敏读数头(2)和一个过“0”信号发生器(6)；录磁头经过整形后变化周期为λ的输出信号和磁敏读数头经过整形后变化周期为λ/2的输出信号两者共同经过过“0”信号发生器合成为一个变化周期为λ的过“0”信号。本发明使激光录磁接长技术能应用于粗节距激光录磁。

Description

粗节距的激光接长录磁载体及其录磁方法

技术领域

本发明涉及超长的线位移传感器的录刻技术，尤其涉及一种不同节距的激光录磁接长技术。

背景技术

磁栅线位移传感器的录刻在国内外主要都用He-Ne激光干涉仪作基准，在长的录磁设备(录磁机)上完成，一般把此技术称为激光录磁技术。在国际上，研究磁栅检测技术和生产磁栅数显产品最有权威的单位是日本sony磁尺公司。他们向外只销售产品，对激光录磁技术，尤其是超长磁栅的录刻技术视为公司的专有核心机密，从不向外透露。传统的激光录磁技术的可录刻长度严格的受到录磁机床身长度的限制。录磁机由于必须在恒温、防震的条件下工作，它很难做得相当长，从而就限制了超长磁栅的研发和生产。在上世纪80年代中期，本申请人攻克了激光录磁接长技术，使得在较短的录磁机(3m)上能录刻出长度远远大于录磁机床身(30m，甚至更长)的带型长磁栅尺(磁带)。激光录磁接长技术在1986年获得中国发明专利(专利号：ZL86102510.6)。

当时的激光录磁接长技术是针对录磁节距较短(λ＝0.2或0.4mm，λ指N极到另一个相邻的N极之间的距离，下文所指的λ的含义相同)这个特定的条件而研发的。它的主要技术思路是：录好一段3m长的磁带后，单向移动2.5m左右，在录磁机床身上重新安装好新的3m段磁带。先用录磁头1(其原理和录音磁头相同)动态(在匀速行动状态下)地读出已录的磁信号(正弦波)，并对此信号整形，取出其过“0”脉冲信号(此脉冲信号是完全与已录磁信号的一个特定位置相对应的)。再用此过“0”脉冲去打开在激光计数器前新设置的“激光计数控制门”7，使激光计数器的计数0位与已录磁信号的某一个特定位置相对应，随着激光计数器的重新计数，它又发出新一轮的录磁信号，并加在录磁头上，进行接长录磁。接长录磁信号与上一轮已录磁信号的某一个特定位置相对应是指：它们或者是同相的，或者是两者之间存在着固定的相位差，通过移相电路把新一轮的录磁信号调整到与已录磁信号同相。这样从原理上讲在第二个3m段(应该说是2.5m段)磁带上录刻上的磁信号与第一个3m段的信号已天衣无缝的连接好了(详见原专利说明书)。

随着电子技术的发展和工作需要，本申请人对激光录磁专用电路作了几次改进设计。后来的接长电路原理演变为图1所示：其中最重要的改动是用接长计数器8来代替移相电路。原来实验过程中的移相电路是通过调整电路的参数来达到移相的目的，调整比较困难。现在通过接长计数器8，它的一个输入端由操作者通过计算机的置数决定，当它对激光计数脉冲累加到此置数值时，才发出一个信号与录磁头1输出信号一起去打开激光计数器的控制门7。接长计数器8的置数值由操作者在正式接长前通过试录并测试当时的接长误差得出。这样在正式接长时，其误差从理论来讲可用激光计数当量为单位来修正。

随着磁栅检测技术的发展，在原磁栅数显装置中使用的磁通响应式磁头已开始逐渐被用现代技术生产的磁敏磁头所代替。磁通响应式磁头的制造工艺比较复杂，而且其中某些关键工序需要手工生产，但磁敏磁头则完全可由现代技术批量生产，它促使磁栅检测技术有很大的飞跃和将发生革命性的变化。其中一个重大变化就是使原来的磁头与磁栅尺必须是接触式工作的发展到两者可以脱开到2mm左右也能正常工作。伴随着这一变化的是磁栅尺的录磁波长从0.2mm加大到4-10mm。而且用户为使用方便，一般是30m-卷整卷地购买，使用时随时按需剪断。这一新的特点使磁栅适用范围从机床(机械)扩展到木工机械、石材切割和喷绘制作等领域，而且它们的需求量已呈现出要远远超过机械行业需求量的趋势。这促使我们去研究粗节距(λ＝4-10mm)磁栅的接长录磁技术。在研究粗节距的接长录磁技术时发现原来的激光录磁技术不能适应新的要求，其主要原因是：原来在接长录磁时只需

一个录磁头就能完成全部工作。因为录磁头1可作为动态读磁头使用，而且它的输出信号是相当理想的、重复性相当好的正弦波。随着录磁波长的加大，录磁头读出信号的正弦性变得越来越差，其重复性也越来越差，无法再把它的过“0”信号与已录磁信号的某一个特定位置紧密地联系起来。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的上述缺陷，提供一种粗节距的激光接长录磁载体及其录磁方法，使激光录磁接长技术能应用于粗节距激光录磁。

本发明是这样实现的：一种粗节距的激光接长录磁载体，它是在有限行程范围的录磁设备上，即床身上，记录载体和磁头为相对运动安装，其位移量以激光波长作为基准，它还包括一个K型开关、录磁放大器、激光计数器、带有测长靶的激光干涉仪、接长计数器、激光记数控制门以及显示设备，它还包括一个磁敏读数头和一个过“0”信号发生器；所述录磁头和磁敏磁头安装在一起，磁敏磁头直接连接到过“0”信号发生器的输入端，而录磁头通过所述K型开关连接到过“0”信号发生器的输入端；过“0”信号发生器的输出端连接到激光计数控制门。

所述的过“0”信号发生器为一个门电路，所述录磁头输出信号经整形后输入门电路的输入端，而磁敏读磁头输出信号经整形后也输入门电路输入端，而过“0”信号从门电路输出端输出。

所述门电路为一个D型触发器。

所述录磁头和磁敏读数头刚性地组装成一体。

所述的粗节距的激光接长录磁技装置的录磁方法，经过“0”信号发生器后，所述录磁头输出信号的变化周期为λ而磁敏读数头信号变化周期为λ/2，两个信号共同经过过“0”信号发生器合成为一个变化周期为λ的过“0”信号并输入激光计数控制门。

本发明利用了一个过“0”信号发生器替换了原接长录磁技术中的整形计数电路，使激光录磁技术接长技术能在粗节距λ＝4-10mm条件下使用，从而能录制出大于或等于30m的粗节距磁栅尺，接点误差由原来的0.5％下降到现在的0.2％，从而扩展了磁栅检测技术的适用范围。

附图说明

图1为背景技术中原接长录磁原理框图；

图2为本发明的原理框图；

图3为录磁头经过整形后输出信号a、磁敏读数头经过整形后输出信号b和经过门电路后合成信号图c示意图；

图4为所述过“0”信号发生器的原理图。

具体实施方式

如图2所示，一种粗节距的激光接长录磁载体，它是在有限行程范围的录磁设备上，即床身3上，记录载体(本实施例是磁带4)和磁头为相对运动安装，其位移量以激光波长作为基准，它还包括一个K型开关5、录磁放大器9、激光计数器11、带有测长靶101的激光干涉仪10、接长计数器8、激光计数控制门7以及显示设备12，它还包括一个磁敏读数头2和一个过“0”信号发生器6；所述的过“0”信号发生器6包括整形电路61以及一个门电路62(D型触发器)，所述录磁头1和磁敏磁头2刚性地组装成一体，磁敏磁头2直接连接到过“0”信号发生器6的输入端，而录磁头1通过所述K型开关5连接到过“0”信号发生器6的输入端；过“0”信号发生器6的输出端连接到激光计数控制门7。

从图4可见，所述录磁头1输出信号经整形后输入D型触发器62电路的输入端，而磁敏磁头2输出信号经整形后也输入D型触发器62，合成的过“0”信号从门电路输出端输出。

所述的从图3的a、b、c可见，磁敏磁头2输出的是一个正弦性相当好的一个波形，但当磁带4上的磁信号变化一个λ时，磁敏磁头2输出了两个周期的正弦信号。这两周期的正弦信号将会产生两个过“0”脉冲，若其中一个相对于0°，另一个就相对于180°。而为了保证接长点的相位不变，我们只能二中取一，即要么取0°，要么取180°，不能一会儿是0°，一会儿是180°。图2-a为录磁头1经过整形后的输出信号，从图中可看出其跳变沿是模糊的，但它的变化周期为λ；图2-b为磁敏读数头2经过整形后的输出信号，它的跳边沿是清晰的，但其变化周期为λ/2；图2-3为两者经过门电路6后的合成信号，它的跳边沿是清晰的，变化周期为λ。

磁敏磁头2经过过“0”信号发生器6后的合成信号与录磁头2的输出信号的跳边沿有一定的相位差，这是由于磁敏磁头3的输出信号一般难以与录磁头2同步造成的。由它带来的接长误差可由接长计数器8加以补偿。

Claims (4)

1.一种粗节距的激光接长录磁载体，它是在有限行程范围的录磁设备上，即床身上，记录载体和录磁头为相对运动安装，其位移量以激光波长作为基准，它还包括一个K型开关、录磁放大器、激光计数器、带有测长靶的激光干涉仪、接长计数器、激光记数控制门以及显示设备，其特征在于，它还包括一个磁敏读数头和一个过“0”信号发生器；所述磁敏读数头和录磁头安装在一起，磁敏读数头直接连接到过“0”信号发生器的输入CK端，而录磁头通过所述K型开关连接到过“0”信号发生器的输入D端；过“0”信号发生器的输出端连接到激光计数控制门。

2.根据权利要求1所述的种粗节距的激光接长录磁载体，其特征在于，所述的过“0”信号发生器为一个D型触发器，所述录磁头输出信号经整形后输入到D端，而磁敏读数头输出信号经整形后输入到CK端，而过“0”信号从D型触发器的输出端输出。

3.根据权利要求1或2所述的粗节距的激光接长录磁载体，其特征在于，所述录磁头和磁敏读数头刚性地组装成一体。

4.根据权利要求1所述的粗节距的激光接长录载体的录磁方法，其特征在于，所述录磁头输出信号的变化周期为λ而磁敏读数头信号变化周期为λ/2，两个信号共同经过过“0”信号发生器后合成为一个变化周期为λ的，跳变沿相对滞后的跳变信号；它经过接长计数器精确移相后产生的触发信号输入到激光计数控制门，使激光计数器从“0”开始计数，并发出新一轮的接长录磁信号。

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