CN105423920B - 反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置 - Google Patents

Abstract

反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，属于光栅尺辅助装调领域，为解决现有技术无法实现反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接的问题，电路板安装在调节机构上，探测器设置在电路板，通过调节机构调节探测器的位置；指示光栅通过光栅支架倾斜固定在支撑平台上，且位于电路板的正下方；支撑平台具有通孔，同轴光镜头位于支撑平台通孔下方，同轴光镜头连接在相机上，相机与电脑相连；照明光源与同轴光镜头的侧面通光孔对应；电路板和指示光栅分别设定一对标记图案，两对标记图案通过同轴光镜头成像在相机，调节机构对准两对标记图案，在电脑显示两对成像图案中心重合即可粘接指示光栅与探测器；保证了装置的稳定性，进而保证了实验数据的可靠性。

Description

反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置

技术领域

本发明属于光栅尺辅助装调领域，具体涉及反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置。

背景技术

随着机床领域对定位精度要求的不断提高，光栅尺成为精密位置测量的重要工具。光栅尺是由主光栅和光栅读数头两部分组成，光栅读数头进一步由光源、准直光学系统、指示光栅、探测器及机械外壳等组成。光栅尺的基本原理为主光栅与光栅读数头上的指示光栅形成莫尔条纹，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹”。反射式光栅尺不仅分辨率高、精度等级高，而且量程大，因此在机床领域得到广泛的应用。

反射式光栅尺的指示光栅窗口及主光栅窗口及相应探测器相对位置都是一一对应的，直接决定了莫尔条纹的宽度，从而影响整个光栅尺的分辨率，有严格的装配要求。同时，反射式光栅尺相对于透射式光栅尺，光栅窗口与探测器的对应关系直接影响探测器上接收信号的强度，因此保证指示光栅与探测器的准确装配是十分必要的。在透射式光栅尺中，指示光栅与探测器之间并不存在一定夹角，因此可按照专利104792260A中给出的方法实现快速精确的调节粘接过程，而目前没有相关材料说明反射式光栅尺中指示光栅与探测器的装配过程，若只靠机械加工误差保证，这无疑对机械加工提出很大的要求。因此，设计一个精确调节指示光栅和探测器之间的位置关系的装置是十分必要的。本专利给出的反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置可以直观、准确地测出当前时刻指示光栅与探测器的相对位置，利用成像系统可提高整体检测的可靠性。

发明内容

本发明为了解决现有技术无法实现反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接的问题，提出一种反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置。

本发明解决技术问题的方案是：

反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，其包括调节机构1、电路板2、指示光栅3、探测器4、光栅支架5、照明光源6、同轴光镜头7、相机8、电脑9及支撑平台10；其特征是，

电路板2安装在调节机构1上，探测器4设置在电路板2，通过调节机构1调节探测器4的位置；

指示光栅3通过光栅支架5倾斜固定在支撑平台10上，且位于电路板2的正下方；

支撑平台10具有通孔，同轴光镜头7位于支撑平台10通孔下方，同轴光镜头7连接在相机8上，相机8与电脑9相连；照明光源6与同轴光镜头7的侧面通光孔对应；

电路板2和指示光栅3分别设定一对标记图案，两对标记图案通过同轴光镜头7成像在相机8，调节机构1对准两对标记图案，在电脑9显示两对成像图案中心重合即可粘接指示光栅与探测器。

电路板2上的标记图案是宽十字形，指示光栅3上的标记图案是虚线十字形。

指示光栅3与电路板2的夹角由反射式光栅尺的工作要求确定。

本发明的有益效果：该装置光学与机械结构紧凑，性能可靠；利用成像原理使两光栅的像准确呈现在观测位置，精密可控，同时，光学镜头的大焦深保证两光栅均可以清晰成像；同轴光镜头采用双远心结构，可以保证在检测过程中，避免前、后工作距离的微小变化引起放大倍率变化而造成检测误差，保证了实验装置的稳定性，进而保证了实验数据的可靠性。该装置的自动粘接功能也可以避免人为粘接过程中产生的不必要的误差。

附图说明

图1是本发明反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置示意图。

图2是本发明所述探测器图案示意图。

图3是本发明所述电路板和指示光栅上的两对标记图案成像中心重合的效果图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述。

如图1所示，反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，其包括：调节机构1、电路板2、指示光栅3、探测器4、光栅支架5、照明光源6、同轴光镜头7、相机8、电脑9及支撑平台10。

电路板2安装在调节机构1上，探测器4设置在电路板2，通过调节机构1可以调节探测器4的位置；

指示光栅3通过光栅支架5倾斜固定在支撑平台10上，且位于电路板2的正下方；指示光栅3与电路板2的夹角由反射式光栅尺的工作要求确定。

支撑平台10具有通孔，同轴光镜头7位于支撑平台10通孔下方，同轴光镜头7连接在相机8上，相机8与电脑9相连；照明光源6与同轴光镜头7的侧面通光孔对应；

电路板2和指示光栅3分别设定一对标记图案，即第一标记图案2-1及第二标记图案3-1，这两对标记图案通过同轴光镜头7成像在相机8，调节机构1使两对标记图案对准，在电脑9显示两对成像图案中心重合即可粘接指示光栅与探测器。

所述指示光栅3具有工作区和非工作区，第二标记图案3-1设置在非工作区。所述的探测器4可将光信号转化为电信号，可以选择硅光电池。

该装置的工作流程为：利用夹具将电路板2固定在调节机构1，探测器4设置在电路板2上，指示光栅3通过光栅支架5倾斜固定在支撑平台10上，且设置在电路板2的正下方；指示光栅3与电路板2的夹角由反射式光栅尺的工作要求确定；在照明光源6的照明下，指示光栅3及电路板2上的标记图案均通过同轴光镜头7成像在相机8上，则电脑8屏幕上出现指示光栅3及电路板2的标记图案。当指示光栅3的第二标记图案3-1与电路板2上的第一标记图案2-1对准时，如图3所示，对指示光栅与探测器进行粘接。

实施例：设置指示光栅3与电路板2之间的夹角为20°，设定电路板2上的一对第一标记图案2-1的中心位于距离电路板边缘0.7mm位置，其尺寸均为横向和纵向的宽度为150um。指示光栅3上的第二标记图案3-1的中心位于距离指示光栅边缘1.5mm位置，一对标记图案的尺寸均为纵向线条宽度为80um，纵向线条宽度为90um。

Claims (3)

1.反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，其包括调节机构(1)、电路板(2)、指示光栅(3)、探测器(4)、光栅支架(5)、照明光源(6)、同轴光镜头(7)、相机(8)、电脑(9)及支撑平台(10)；其特征是，

电路板(2)安装在调节机构(1)上，探测器(4)设置在电路板(2)，通过调节机构(1)调节探测器(4)的位置；

指示光栅(3)通过光栅支架(5)倾斜固定在支撑平台(10)上，且位于电路板(2)的正下方；

支撑平台(10)具有通孔，同轴光镜头(7)位于支撑平台(10)通孔下方，同轴光镜头(7)连接在相机(8)上，相机(8)与电脑(9)相连；照明光源(6)与同轴光镜头(7)的侧面通光孔对应；

电路板(2)和指示光栅(3)分别设定一对标记图案，两对标记图案通过同轴光镜头(7)成像在相机(8)，调节机构(1)对准两对标记图案，在电脑(9)显示两对标记图案中心重合即可粘接指示光栅与探测器。

2.根据权利要求1所述的一种反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，其特征是，电路板(2)上的标记图案是宽十字形，指示光栅(3)上的标记图案是虚线十字形。

3.根据权利要求1所述的一种反射式光栅尺中指示光栅与探测器粘接装置，其特征是，指示光栅(3)与电路板(2)的夹角由反射式光栅尺的工作要求确定。