CN102607470A - 光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置 - Google Patents

Abstract

光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，涉及标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，解决现有采用接触式测量光栅尺标尺光栅的铣磨面直线度时，由于存在测量误差，导致检测数据不准确的问题，LED光源发出的光经过聚光镜聚光后，被分光棱镜向下反射，透过物镜后形成圆形光斑，光斑的一半照在标尺光栅上，另一半照在底座上。标尺光栅处于景深位置，照在其上的光线经反射后，通过物镜、分光棱镜，在CCD上成一清晰明亮的像；底座处于景深之外，照在其上的光线经底座反射后，通过物镜、分光棱镜，在CCD上成一模糊昏暗的像。两个像之间明暗分界对比明显，成像情况可以很清楚的反映出标尺光栅的铣磨面处的加工情况。

Description

光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置

技术领域

本发明涉及一种光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触式的自动检测装置。

背景技术

目前，光栅尺标尺光栅的铣磨面在进行标尺光栅与尺壳粘接的时候，作为基准面，其直线度直接影响光栅尺的精度。现有的检测方法，多采用接触式测量检测光栅尺标尺光栅的铣磨面的直线度。接触式检测由于接触部分自身会存在一定误差，导致检测数据不准。

发明内容

本发明为解决现有采用接触式测量光栅尺标尺光栅的铣磨面直线度时，该方法自身存在的误差对被测数据产生影响，导致检测数据不准确的问题，提供一种光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置。

光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，该装置包括底座、底板玻璃、定位柱、三维位移台和光学检测系统，所述光学检测系统包括物镜、分光棱镜、CCD摄像头、聚光镜和LED光源，所述LED光源发出的光束经聚光镜聚光后被分光棱镜反射，所述被分光棱镜反射后的光束透过物镜形成圆形光斑，其中一部分圆形光斑照在待测标尺光栅上，另一部分圆形光斑照在底座上，照在待测标尺光栅上的圆形光斑经待测标尺光栅反射后依次经过物镜、分光棱镜在CCD摄像头上成清晰的像，照在底座上的圆形光斑经底座反射后依次经过物镜、分光棱镜在CCD摄像头上成模糊的像；所述底板玻璃的两端通过两个定位柱固定在底座上，待测标尺光栅置于底板玻璃上待测标尺光栅铣磨面相对面两端与两个定位柱接触，实现待测标尺光栅的定位。

本发明的有益效果：本发明用于光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的自动检测，用来检测直线度误差，优选出在误差范围之内的合格标尺光栅，以保证光栅尺所需的高精度要求。

附图说明

图1为本发明所述的光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置示意图；

图2为本发明所述的光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置的标尺光栅定位检测俯视图；

图3为本发明所述的光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置的成像示意图。

具体实施方式

结合图1、图2和图3说明本实施方式，光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，该装置包括物镜5、分光棱镜6、CCD摄像头7、聚光镜8和LED光源9组成的光学检测系统，底座1、三维位移台10、底板玻璃2、对待测标尺光栅4进行定位的定位柱3组成的检测台。

所述LED光源9发出的光经过聚光镜8聚光后，被分光棱镜6向下反射，透过物镜5后形成圆形光斑，光斑的一半照在待测标尺光栅4上包含铣磨面在内的一小段玻璃上，光斑的另一半则照在底座1上。照在待测标尺光栅4上的光线经待测标尺光栅4反射后，通过物镜5，穿过分光棱镜6，在CCD摄像头7上成像；照在底座1上的光线经底座1反射后，通过物镜5，穿过分光棱镜6，也在CCD摄像头7上成像。由于两部分光线所成的像与像之间明暗分界清晰明显，所以成像情况可以很清楚的反映出标尺光栅的铣磨面处的加工情况，将CCD摄像头上7的成像情况进行数据处理，即可得到待测标尺光栅4铣磨面直线度误差数据。通过数据判断标尺光栅的铣磨面的直线度误差是否满足要求。所述底板玻璃2的两端分别被两个定位柱3固定在底座1上。所述的两个定位柱3在待测标尺光栅4放在底板玻璃2上时，和标尺光栅4待检测的铣磨面相对的另一个面的两端相接触完成定位。定位柱3对待测标尺光栅4起到定位作用。所述的底板玻璃2在检测过程中避免待测标尺光栅4与底座1相接触，产生磨损。

本实施方式中所述的由物镜5、分光棱镜6、CCD摄像头7、聚光镜8和LED光源9组成的光学检测系统安装在三维位移台10上。

本实施方式所述的由底座1、三维位移台10、底板玻璃2和待测标尺光栅4进行定位的定位柱3组成的检测台具有三个直线方向的位移自由度，具体为三维位移台10具有三个直线自由度，分别为：

一、三维位移台10沿纸面左右移动的水平自由度，调节成像在显示窗口上的显示情况；

二、三维位移台10沿纸面上下移动的垂直自由度，调节光学检测系统的垂直位置，保证待测标尺光栅4的上表面处于景深位置，而底座1的上表面处于景深之外；

三、三维位移台10垂直纸面移动的水平自由度，对待测标尺光栅4长度方向进行位移扫描。

本实施方式中调节由物镜5、分光棱镜6、CCD摄像头7、聚光镜8和LED光源9组成的光学检测系统的垂直位置，使待测标尺光栅4的上表面处于景深位置，底座1的上表面处于景深之外。被待测标尺光栅4反射的光线在CCD摄像头7上成一清晰明亮的像。被底座1反射的光线在CCD摄像头7上成一模糊昏暗的像。像之间明暗对比清晰明显；

调节由物镜5、分光棱镜6、CCD摄像头7、聚光镜8和LED光源9组成的光学检测系统的左右水平位置，使成像的明暗分界线处于CCD摄像头7显示窗口的中线位置；

推动三维位移台10沿垂直纸面方向运动，通过三维位移台10上的长度测量传感器记录长度位移，同时采集沿待测标尺光栅4铣磨面长度方向上与长度位移相匹配的检测数据。

结合图3说明本实施方式，由于两部分光线所成的像与像之间明暗分界清晰明显，所以成像情况可以很清楚的反映出待测标尺光栅4的铣磨面处的加工情况，例如崩边。以CCD摄像头7上靠近成像暗带的边为测量基准，逐帧测量基准到明暗分界线的距离，作为测量数据。在逐帧测量数据时，由于崩边处的数据与未崩边处的数据相比偏小，对整个铣磨面的直线度趋势影响较小，故在选取数据时，剔除崩边处测得的数据后，然后在该帧图像测得的数据中，选取一定个数数据，取其平均值作为该帧的测量数据。推动三维位移台10逐帧采集沿待测标尺光栅4铣磨面长度方向上与长度位移相匹配的检测数据，并进行图像与数据处理，并拟合成曲线，即可得到待测标尺光栅4铣磨面直线度误差情况。通过数据和形成的曲线判断待测标尺光栅4的铣磨面的直线度误差是否满足要求，误差在80μm/m以内视为合格。为了更加直观的观察直线度误差，在进行数据处理的过程中，将测得数据进行归一化处理，以便直观的表示铣磨面的直线度误差情况。

Claims (3)

1.光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，该装置包括底座(1)、底板玻璃(2)、定位柱(3)、三维位移台(10)和光学检测系统，所述光学检测系统包括物镜(5)、分光棱镜(6)、CCD摄像头(7)、聚光镜(8)和LED光源(9)，其特征是，所述LED光源(9)发出的光束经聚光镜(8)聚光后被分光棱镜(6)反射，所述被分光棱镜(6)反射后的光束透过物镜(5)形成圆形光斑，其中一部分圆形光斑照在待测标尺光栅(4)上，另一部分圆形光斑照在底座(1)上，照在待测标尺光栅(4)上的圆形光斑经待测标尺光栅(4)反射后依次经过物镜(5)、分光棱镜(6)在CCD摄像头(7)上成清晰的像，照在底座(1)上的圆形光斑经底座(1)反射后依次经过物镜(5)、分光棱镜(6)在CCD摄像头(7)上成模糊的像；所述底板玻璃(2)的两端通过两个定位柱(3)固定在底座(1)上，待测标尺光栅(4)置于底板玻璃(2)上待测标尺光栅(4)铣磨面相对面两端与两个定位柱(3)接触，实现待测标尺光栅(4)的定位。

2.根据权利要求1所述的光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，其特征在于，所述三维位移台(10)具有三个直线方向的自由度。

3.根据权利要求2所述的光栅尺标尺光栅铣磨面直线度误差的非接触自动检测装置，其特征在于，所述三维位移台(10)的三个直线方向的自由度分别为：沿纸面左右移动的水平自由度、沿纸面上下移动的垂直自由度和沿纸面上下移动的垂直自由度。

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