CN103148779A - 位置测量设备中光源的调整装置 - Google Patents

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Abstract

位置测量设备中光源的调整装置，包括光源；与光源发出的光线方向垂直放置的主光栅，主光栅相对于光源可上下移动；接收经过主光栅调制的光的光电探测器；光电探测器和比较模块均与分析处理模块相连；光源和比较模块均与三极管相连；光源的光经主光栅的调制进入光电探测器并将其转换为光电流输入至分析处理模块中，采用软件算法挑选出几个最大的光电流值，计算出平均值作为实际值，在系统开始正常工作时，测出光电探测器中的几个电流的平均值作为固定值，将实际值和固定值输入至比较模块中进行比较，计算出调差并将其以电压形式施加在三极管的基极上，实际值变化，调整光源的电流，直到实际值等于固定值。本发明测量结果准确可靠，抗污染能力强。

Description

位置测量设备中光源的调整装置
技术领域
本发明涉及光源调整技术领域，具体涉及一种位置测量设备中光源的调整装置。
背景技术
光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，在位置测量领域具有不可替代的作用，且使用越来越广泛，它的应用和发展对于国民经济、国防建设和科技进步都具有重要意义。
在位置测量设备中，光源作为不可缺少的组件之一，其光强的变化严重影响到位置测量的准确性，随着光源的逐步老化，光强也随之降低，通常采用一种调节光源的装置来克服这种情况带来的不利影响，在英国专利GB2054135A中公开了一种用于调节光源的方法和装置，该装置包括光源1、主光栅2、次光栅3、光电池4、运算器5、差分放大器6、反相放大器7、不透明刻度线8、参考信号发生器9，该发明中是将测得的四组光电流由运算器5运算出其总和，将这个总和作为光源光强的实际值，并通过反相放大器7来控制光电流的大小，进而调节光源的光强大小，但是，光电流的总和与光强的实际值之间存在一定的误差，会造成测量结果的不准确，尤其是在光栅被大面积污染的同时，位置测量结果尤为不可靠。
发明内容
为了解决现有的用于调节光源的装置存在的位置测量结果不准确的问题，本发明提供一种结构简单、可靠性强、光源调整过程简单方便的位置测量设备中光源的调整装置。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
位置测量设备中光源的调整装置，包括：
光源；
与所述光源发出的光线方向垂直放置的主光栅，所述主光栅相对于所述光源可上下移动；
接收经过所述主光栅调制的光的光电探测器；
与所述光电探测器相连的分析处理模块；
与所述分析处理模块相连的比较模块；
与所述比较模块相连的三极管，所述三极管与所述光源相连；
所述光源发出的光经过主光栅的调制入射至光电探测器中，光电探测器将其转换为光电流并输入至分析处理模块中，采用软件算法对几个最大的光电流值进行挑选，再计算出平均值，该平均值作为实际值U1，在系统开始正常工作时，测量出光电探测器中的几个电流的平均值，该平均值作为固定值V1，将实际值U1和固定值V1输入至比较模块中执行实际值U1与固定值V1的比较，计算出用于调整光源光强的调差，将该调差以电压的形式施加在三极管的基极上，实际值U1随之变化，调整通过光源的电流，直到实际值U1等于固定值V1为止。
所述比较模块中执行实际值U1与固定值V1的比较的具体过程为：在光源衰减时，实际值U1小于固定值V1，增加施加在三极管基极上的电压，使通过光源的电流增大，光电探测器中的光电流增大，实际值U1随之增大，再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，调整结束；如果实际值U1大于固定值V1，减小施加在三极管基极上的电压，使通过光源的电流减小，光电探测器中的光电流减小，实际值U1随之减小，再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，调整结束。
所述软件算法为冒泡排序或选择排序。
本发明的有益效果是：本发明利用分析处理模块将经过光电探测器转换的光电流中的几个最大值挑选出来并计算出平均值，该平均值作为光源光强的实际值，与现有的将光电流的总和作为光强的实际值相比，本发明中的平均值和实际值稳定，有效地避免了因光电流与光强不一致带来的影响，能够提供准确的位置信息，保证了测量结果的可靠性，为最终精确的位置测量打下了良好的基础；本发明的调整装置抗污染能力强，即使是在主光栅被污染时，也能进行精确的位置测量，且不受光源老化及光电探测器变化的影响，在光源衰减时，本装置可自动对实际值和固定值进行比较调整，直到实际值等于固定值；本装置结构简单，可靠性强，光源调整过程简单方便。
附图说明
图1为本发明的位置测量设备中光源的调整装置的结构示意图；
图2为本发明的位置测量设备中光源的调整装置的光源调整的流程图。
图中：1、光源，2、主光栅，3、光电探测器，4、分析处理模块，5、比较模块，6、三极管。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明的一种位置测量设备中光源的调整装置，主要由光源1、主光栅2、光电探测器3、分析处理模块4、比较模块5和三极管6组成，光源1位于位置测量设备上，本实施方式中采用LED灯；主光栅2放置在光源1和光电探测器3之间，其放置方向与光源1发出的光线方向垂直，在图1中以一个透明的刻度尺形式示意，刻度尺上有不透光的刻度线，刻度尺可按在图1中的双箭头的方向相对于光源1移动，即主光栅2相对于光源1可移动；与位置相关的光电探测器3集成在一个半导体器件中，接收经过主光栅2调制的光，并将其转换成与位置相关的光电流，以这种方式产生的与位置相关的光电流理想地具有正弦形的变化过程并有各90°的相位偏移；分析处理模块4与光电探测器3相连，接收来自光电探测器3的几组光电流，在分析处理模块4中，采用软件算法对几组光电流进行挑选，选出几个最大的光电流值，计算出这几个最大的光电流值的平均值，该平均值作为实际值U1；在系统开始正常工作时，测量出光电探测器3的几个电流的平均值，该平均值作为固定值V1；比较模块5与分析处理模块4相连，本实施方式中采用差分放大器，将实际值U1和固定值V1输入到比较模块5中，在比较模块5中执行实际值U1与固定值V1的比较，计算出用于调整光源1的光强的调差，将该调差以电压的形式施加在三极管6的基极上，通过光源1的电流会发生变化，光强也会随之变化，光电探测器3中测得的光电流也会随之变化，实际值U1也发生变化，实际值U1再与固定值V1比较，再调整通过光源1的电流，直到实际值U1等于固定值V1为止，调整结束。
在分析处理模块4中，采用软件算法对几组光电流进行挑选，选出几个最大的光电流值，所说的软件算法在现有技术中存在多种，本发明中选择冒泡排序或选择排序。
如图2所示，本发明的位置测量设备中光源的调整装置，对光源进行调整的具体过程为：
光源1发出的光经过主光栅2的调制入射至光电探测器3中，光电探测器3将其转换为光电流并输入至分析处理模块4中，采用软件算法对几个最大的光电流值进行挑选，再计算出平均值，该平均值作为实际值U1，在系统开始正常工作时，测量出光电探测器3中的几个电流的平均值，该平均值作为固定值V1，将实际值U1和固定值V1输入至比较模块5中执行实际值U1与固定值V1的比较，计算出用于调整光源1光强的调差，将该调差以电压的形式施加在三极管6的基极上，使通过光源1的电流发生变化，光强随之变化，光电探测器3中的光电流也随之变化，实际值U1也随之变化，进行实际值U1与固定值V1的比较，调整通过光源1的电流，直到实际值U1等于固定值V1为止，调整结束；经过一段时间，光源1会衰减，导致实际值U1小于固定值V1，此时，需要增加施加在三极管6基极上的电压，使通过光源1的电流增大，光电探测器3测得的光电流增大，实际值U1随之增大，然后再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，表示调整结束；如果实际值U1大于固定值V1，此时，需要减小施加在三极管6基极上的电压，使通过光源1的电流减小，光电探测器3测得的光电流减小，实际值U1随之减小，然后再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，表示调整结束。

Claims (3)

1.位置测量设备中光源的调整装置，其特征在于，包括：
光源（1）；
与所述光源（1）发出的光线方向垂直放置的主光栅（2），所述主光栅（2）相对于所述光源（1）可上下移动；
接收经过所述主光栅（2）调制的光的光电探测器（3）；
与所述光电探测器（3）相连的分析处理模块（4）；
与所述分析处理模块（4）相连的比较模块（5）；
与所述比较模块（5）相连的三极管（6），所述三极管（6）与所述光源（1）相连；
所述光源（1）发出的光经过主光栅（2）的调制入射至光电探测器（3）中，光电探测器（3）将其转换为光电流并输入至分析处理模块（4）中，采用软件算法对几个最大的光电流值进行挑选，再计算出平均值，该平均值作为实际值U1，在系统开始正常工作时，测量出光电探测器（3）中的几个电流的平均值，该平均值作为固定值V1，将实际值U1和固定值V1输入至比较模块（5）中执行实际值U1与固定值V1的比较，计算出用于调整光源（1）光强的调差，将该调差以电压的形式施加在三极管（6）的基极上，实际值U1随之变化，调整通过光源（1）的电流，直到实际值U1等于固定值V1为止。
2.根据权利要求1所述的位置测量设备中光源的调整装置，其特征在于，所述比较模块（5）中执行实际值U1与固定值V1的比较的具体过程为：在光源（1）衰减时，实际值U1小于固定值V1，增加施加在三极管（6）基极上的电压，使通过光源（1）的电流增大，光电探测器（3）中的光电流增大，实际值U1随之增大，再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，调整结束；如果实际值U1大于固定值V1，减小施加在三极管（6）基极上的电压，使通过光源（1）的电流减小，光电探测器（3）中的光电流减小，实际值U1随之减小，再进行实际值U1与固定值V1的比较，如果实际值U1等于固定值V1，调整结束。
3.根据权利要求1所述的位置测量设备中光源的调整装置，其特征在于，所述软件算法为冒泡排序或选择排序。
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