CN108627097A - 一种绝对式光栅尺 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种绝对式光栅尺，包括第一绝对光栅尺、第二绝对光栅尺、位于第一绝对光栅尺和第二绝对光栅尺之间变形光栅、包含变形光栅对应码道信息且位于其下方的匹配光栅尺、读取第一绝对光栅尺和第二绝对光栅尺的码道信息并输出位移测量信息的第一读数头和与之相连的、读取匹配光栅尺码道信息的第二读数头、检测第一读数头和第二读数头读数停止和开始位置的读数头切换检测器、根据读数头切换检测器发送的读数头切换信息控制各读数头的运动状态的控制器。本申请通过匹配光栅尺对焊缝处的误差进行补偿修正，避免加入新的误差源，提高了拼接的绝对式光栅尺的位移测量精度，可实现绝对光栅尺在长度上无限拼接，满足长位移测量的使用需求。

Description

一种绝对式光栅尺

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，特别是涉及一种绝对式光栅尺。

背景技术

随着光学技术的发展，光学测量技术也得到了快速的发展。由于绝对式光栅尺不需要寻找参考原点，在断电后，任何重新给电时皆可对位置进行测量，无需进行归零；且测量精度高、抗干扰能力强、稳定性高、绝对编码范围大，可测量较大量程的线性位移，还可以进行非线性修正，所以绝对式光栅尺作为位置测量工具在机械加工业中的应用越来越广，而绝对式光栅尺的性能直接影响机械加工质量。

一种现有的绝对式光栅尺，请参见图1所示，可包括读数系统1和光栅尺2。其中读数系统1由照明光源4、显微成像镜组5、CCD光电探测器6和光电信号处理模块7组成；光栅尺2由按一定规律的栅状刻线组成，形成编码刻轨3。照明光源4发出的光束照射到光栅尺2上，CCD光电探测器6通过显微成像镜组获得编码刻轨3上刻线的编码图像信息，最后经过光电信号处理模块7后获得光栅位移。其光栅尺的绝对位置等于CCD光电探测器获取码区编号决定的粗测值加上精确值即对十字分划线所在条码成像宽度的细分结果。

对于长位移测量场景，目前由于制造技术有限，无法制造出长度无限长的绝对光栅尺，一般均采用将多个绝对光栅尺的首尾两端进行激光焊接，拼接成长度较长的光栅尺进行位移测量。

但是，这种拼接的绝对光栅尺在读数头进行读码时，仍按照原来单个绝对光栅尺的读码方式进行读取位移，但是由于激光焊接的焊缝位置会由于热膨胀导致热变形，而读数头在扫描至焊缝时会将焊缝由于变形导致的误差计入当前位移测量值中，由于绝对光栅尺在任何点都有相应绝对唯一的码值，如果因为在焊缝位置读码出现错误，将导致后续的读码信息全部错误，位移测量值出现较大误差。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种绝对式光栅尺，用于长位移测量场景中，提高了拼接增长的光栅尺的位移测量精度，且可实现无限拼接增长光栅尺。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种绝对式光栅尺，包括包括光栅尺主体、读数头组、控制器和读数头切换检测器，所述控制器分别与所述读数头组和所述读数头切换检测器相连；

所述光栅尺主体包括第一绝对光栅尺、第二绝对光栅尺、位于所述第一绝对光栅尺和所述第二绝对光栅尺之间变形光栅和包含所述变形光栅对应码道信息且位于所述变形光栅下方的匹配光栅尺；

所述读数头组包括第一读数头和与之相连的第二读数头，所述第一读数头用于读取所述第一绝对光栅尺和所述第二绝对光栅尺的码道信息并输出位移测量信息；所述第二读数头用于将读取所述匹配光栅尺的码道信息发送至所述第一读数头；

所述控制器用于根据所述读数头切换检测器发送的读数头切换信息控制所述读数头组中各读数头的运动状态；

所述读数头切换检测器用于检测所述第一读数头读数停止和开始的位置，所述第二读数头读数开始和停止的位置。

可选的，所述匹配光栅尺与所述变形光栅平行放置。

可选的，绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成，所述匹配光栅尺为由多个匹配光栅码道构成一条光栅尺，匹配光栅码道的个数与所述绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，且各匹配光栅码道分别与变形光栅对应的码道信息相一一对应；所述读数头组包括第一读数头和第二读数头，第二读数头用于读取所述匹配光栅尺上的码道信息。

可选的，绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成，所述匹配光栅尺包括多个子匹配光栅尺，子匹配光栅尺的个数与所述绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，且各子匹配光栅尺上的码道信息分别与变形光栅对应的码道信息相一一对应；所述读数头组包括第一读数头和多个第二读数头，第二读数头的个数与子匹配光栅尺的个数相同，依次用于读取相对应的子匹配光栅尺的码道信息。

可选的，所述匹配光栅尺包括第一匹配光栅码道，所述第一匹配光栅码道和所述变形光栅的码道信息相同；所述第二读数头位于所述第一匹配光栅码道与所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道纵向相对齐的位置，所述读数头切换检测器包括位于所述第一读数头底部的红外发射器、位于所述第二读数头顶部的第一红外接收器和底部的第二红外接收器、位于所述第一匹配光栅码道与所述第二绝对光栅尺的头部光栅码道纵向相对齐的正下方位置的停止读码传感器；

当所述第一红外接收器接收到所述红外发射器发送的红外信号，向所述控制器发送所述第一读数头停止读数且所述第二读数头开始读取所述第一匹配光栅码道的码道信息的指令；

当所述第二红外接收器接收到所述停止读码传感器发送的信号时，向所述控制器发送所述第二读数头停止读数且所述第一读数头开始读取所述第二绝对光栅尺码道信息的指令。

可选的，所述红外发射器位于所述第一读数头底部的右外端侧边；所述第一红外接收器位于所述第二读数头顶部的右外端侧边；所述第二红外接收器位于所述第二读数头底部的右外端侧边。

可选的，所述停止读码传感器的类型为红外传感器。

可选的，所述匹配光栅尺包括第一匹配光栅码道和第二匹配光栅码道，所述第二匹配光栅码道和所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道包含的码道信息相同，所述第一匹配光栅码道和所述变形光栅的码道信息相同；所述第二读数头的右外端侧边与所述第二匹配光栅码道左外端侧边相重合；

所述读数头切换检测器包括位于所述第一读数头底部的红外发射器、位于所述第二读数头顶部的第一红外接收器和底部的第二红外接收器、位于所述匹配光栅尺与所述变形光栅相对应位置的正下方的光栅尺条数计数器和停止读码传感器，所述光栅尺条数计数器的位置与所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道和所述变形光栅相拼接的位置纵向相对齐，所述停止读码传感器的位置与所述变形光栅和所述第二绝对光栅尺相拼接的位置纵向相对齐；

当所述第一红外接收器接收到所述红外发射器发送的红外信号，向所述控制器发送所述第一读数头停止读数且所述第二读数头开始读取所述第二匹配光栅码道的码道信息的指令；

当所述第二红外接收器接收到所述光栅尺条数计数器发送的信号，所述第二读数头将读取的第二匹配光栅码道的码道信息反馈至所述第一读数头，并对光栅尺条数计数加1，且所述第二读数头开始读取所述第一匹配光栅码道的码道信息；

当所述第二红外接收器接收到所述停止读码传感器发送的信号时，向所述控制器发送所述第二读数头停止读数且所述第一读数头开始读取所述第二绝对光栅尺码道信息的指令，所述第二读数头将读取的第一匹配光栅码道的码道信息反馈至所述第一读数头。

可选的，所述红外发射器位于所述第一读数头底部的右外端侧边；所述第一红外接收器位于所述第二读数头顶部的右外端侧边；所述第二红外接收器位于所述第二读数头底部的右外端侧边。

可选的，所述光栅尺条数计数器和所述停止读码传感器的类型为红外传感器。

本发明实施例提供了一种绝对式光栅尺，包括光栅尺主体、读数头组、控制器和读数头切换检测器，控制器分别与读数头组和读数头切换检测器相连。光栅尺主体包括第一绝对光栅尺、第二绝对光栅尺、位于第一绝对光栅尺和第二绝对光栅尺之间变形光栅和包含变形光栅对应码道信息且位于变形光栅下方的的匹配光栅尺；读数头组包括第一读数头和与之相连的第二读数头，第一读数头用于读取第一绝对光栅尺和第二绝对光栅尺的码道信息并输出位移测量信息；第二读数头用于将读取匹配光栅尺的码道信息发送至第一读数头；控制器用于根据读数头切换检测器发送的读数头切换信息控制读数头组中各读数头的运动状态；读数头切换检测器用于检测第一读数头的读数停止和开始位置，第二读数头的读数开始和停止位置。

本申请技术方案提供的技术方案的优点在于，通过在拼接好的绝对式光栅尺下方放置一条用于校准变形光栅、包含变形光栅的码道信息的匹配光栅尺，在读取绝对式光栅尺的码道信息时，当读取绝对式光栅尺变形光栅处(也就第一绝对光栅尺和第二光栅尺的焊缝)的码道信息时，利用第二读数头读取的匹配光栅尺相对应的码道信息对焊缝处的误差进行补偿修正，不将拼接焊缝处的变形光栅计入测量范围内，从而解决了由于焊缝变形导致位移测量出现误差的现状，避免加入新的误差源，从而提升拼接的绝对式光栅尺的测量精度，实现了上下两条绝对光栅测量过程的无缝对接，当拼接的绝对式光栅尺由多个光栅尺主体构成时，可实现绝对光栅尺在长度上无限拼接，满足长位移测量的使用需求。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的现有技术中的绝对式光栅尺结构示意图；

图2为本发明实施例提供的绝对式光栅尺的一种具体实施方式的结构框图；

图3为本发明实施例提供的一个示意性例子中的光栅尺主体的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的另一个示意性例子中的光栅尺主体的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的绝对式光栅尺的另一种具体实施方式的结构框图；

图6为本发明实施例提供的绝对式光栅尺的再一种具体实施方式的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”“第四”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。

请参阅图2，图2为本发明实施例提供绝对式光栅尺在一种具体实施方式下结构框图，一种绝对式光栅尺由第一绝对光栅尺1和第二绝对光栅尺2拼接而成，具体可包括光栅尺主体(第一绝对光栅尺1、第二绝对光栅尺2、变形光栅3和匹配光栅尺4)、读数头组(第一读数头51和第二读数头52)、读数头切换检测器6和控制器7。

第一绝对光栅尺1和第二绝对光栅尺2可为现有技术中的任何一种绝对式光栅尺，在一种具体的实施方式中，第一绝对光栅尺1和第二绝对光栅尺2可均直线式光栅尺。

变形光栅3为激光焊接第一绝对光栅尺1尾部和第二绝对光栅尺2头部时的连接件，例如可包括焊料等，变形光栅3是不能用来进行直线位移测量的，否则会严重影响读码的准确性和可靠性。

匹配光栅尺4位于变形光栅3的正下方，包含变形光栅3对应的码道信息，如图中所示的41。匹配光栅尺4除了光栅码道41外，还可包括与第一绝对光栅尺1尾部光栅的码道信息相对应的光栅码道，还可包括第一绝对光栅尺1尾部光栅的码道信息相对应的光栅码道和第二光栅尺2头部光栅的码道信息相对应的光栅码道。匹配光栅尺4上只要在对应位置设有包含变形光栅对应的码道信息的匹配光栅码道外，至于是否包含其他码道信息，本申请对此均不做任何限定。

为了读取码道信息的准确度以及快速处理后续数据得到整个绝对式光栅尺的位移测量值，匹配光栅尺4的放置位置与拼接好的绝对式光栅尺相平行，也就是说匹配光栅尺与对应的变形光栅相平行放置。

在一种具体的实施方式中，绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成，也就是说，当把第一绝对光栅尺1、第二绝对光栅尺2和变形光栅3看为一个组合时，绝对式光栅尺可有多个该组合构成，即由单个绝对式光栅尺拼接无线增长的绝对式光栅尺。此时，绝对式光栅尺中包含多个变形光栅，对应的匹配光栅尺上包含每个变形光栅对应的码道信息。匹配光栅尺可作为一条光栅尺，匹配光栅尺包括多个匹配光栅码道，请参阅图3所示，该匹配光栅尺中在各变形光栅对应位置设有与变形光栅相对应的码道信息，匹配光栅码道的个数与绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，且各匹配光栅码道分别与变形光栅对应的码道信息相一一对应；当然，匹配光栅尺还可为又多个子匹配光栅尺组成，请参阅图4所示，子匹配光栅尺的个数与绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，每个子匹配光栅尺中包含对应的变形光栅的码道信息，此外，在匹配光栅尺还可为又多个子匹配光栅尺组成情况下，一个子匹配光栅尺可包含一个变形光栅的码道信息，也可包含多个变形光栅的码道信息。

读数头组包括第一读数头51和第二读数头52，第一读数头51和第二读数头52相连，第二读数头52可将读取到的码道信息反馈给第一读数头51。

第一读数头51用于读取第一绝对光栅尺1和第二绝对光栅尺2的码道信息并输出位移测量信息，第二读数头52用于读取匹配光栅尺4的码道信息。第一读数头51读取用于拼接绝对式光栅尺的各个绝对光栅尺上的光栅码道信息，第二读数头用于读取用于校准拼接绝对式光栅尺中的各变形光栅的匹配光栅尺的码道信息。

对于上述例子(图4和图3)，当绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成时，图3中匹配光栅尺为由多个匹配光栅码道构成一条光栅尺，读数头组可包括第一读数头和一个第二读数头，第二读数头用于读取匹配光栅尺上各匹配光栅码道的码道信息。而针对图4场景，读数头组可包括第一读数头和多个第二读数头，第二读数头的个数与子匹配光栅尺的个数相同，依次用于读取相对应的子匹配光栅尺的码道信息，即在每个子匹配光栅尺上设置一个读数头。

兼顾读数头的价格、整个绝对式光栅尺的结构和匹配光栅尺的长度，在实际应用场景中，可根据实际位移测量长度和绝对光栅尺制备长度的现状进行确定匹配光栅尺的长度、包括的子匹配光栅尺的个数、以及子匹配光栅尺中包含匹配光栅码道的个数，本申请对此不作任何的限定。

读数头切换检测器6用于检测读数头组中各读数头开始读数的位置和结束读数的位置，即第一读数头51读数停止和开始的位置，第二读数头52读数开始和停止的位置。

控制器7用于根据读数头切换检测器6发送的读数头切换信息控制读数头组中各读数头的运动状态；即控制第一读数头51开始运动并进行读数，第一读数头51停止运动停止读数，第二读数头52开始运动并进行读数，第二读数头52停止运动停止读数。

读数头切换检测器6中包含的传感器器件，本领域技术人员可根据实际情况进行选取，以两个图5和图6为例，介绍不同场景下的读数头切换检测器6和控制器7的工作过程，具体可包括：

请参阅图5，匹配光栅尺4可包括第一匹配光栅码道41，第一匹配光栅码道41和变形光栅3的码道信息相同；第二读数头52位于第一匹配光栅码道41与第一绝对光栅尺1的尾部光栅码道11纵向相对齐的位置，读数头切换检测器6可包括位于第一读数头51底部的红外发射器61、位于第二读数头52顶部的第一红外接收器62和底部的第二红外接收器63、位于第一匹配光栅码道41与第二绝对光栅尺2的头部光栅码道21纵向相对齐的正下方位置的停止读码传感器64，其中，停止读码传感器64的类型可为红外传感器，例如红外发射器。

具体的，为了更精准的读取码道信息，红外发射器61可位于第一读数头51底部的右外端侧边；第一红外接收器可位于第二读数头52顶部的右外端侧边；第二红外接收器可位于第二读数头52底部的右外端侧边。

当第一红外接收器62接收到红外发射器61发送的红外信号，向控制器发送第一读数头51停止读数且第二读数头52开始读取第一匹配光栅码道的码道信息的指令；当第二红外接收器63接收到停止读码传感器64发送的信号时，向控制器发送第二读数头52停止读数且第一读数头51开始读取第二绝对光栅尺2码道信息的指令。

请参阅图6所示，匹配光栅尺4可包括第一匹配光栅码道41和第二匹配光栅码道42，第二匹配光栅码道42和第一绝对光栅尺1的尾部光栅码道11包含的码道信息相同，第一匹配光栅码道41和变形光栅3的码道信息相同；第二读数头52的右外端侧边与第二匹配光栅码道42左外端侧边相重合。

读数头切换检测器6可包括位于第一读数头51底部的红外发射器61、位于第二读数头52顶部的第一红外接收器62和底部的第二红外接收器63、位于匹配光栅尺4与变形光栅3相对应位置的正下方的光栅尺条数计数器65和停止读码传感器64，光栅尺条数计数器65的位置与第一绝对光栅尺1的尾部光栅码道和变形光栅3相拼接的位置纵向相对齐，停止读码传感器64的位置与变形光栅3和第二绝对光栅尺2相拼接的位置纵向相对齐；其中，光栅尺条数计数器65和停止读码传感器64的类型可均为红外传感器，例如红外发射器。

具体的，为了更精准的读取码道信息，红外发射器61位于第一读数头51底部的右外端侧边；第一红外接收器位于第二读数头52顶部的右外端侧边；第二红外接收器位于第二读数头52底部的右外端侧边。

当第一红外接收器62接收到红外发射器61发送的红外信号，向控制器发送第一读数头51停止读数且第二读数头52开始读取第二匹配光栅码道的码道信息的指令；当第二红外接收器63接收到光栅尺条数计数器65发送的信号，第二读数头52将读取的第二匹配光栅码道的码道信息反馈至第一读数头51，并对光栅尺条数计数加1，且第二读数头52开始读取第一匹配光栅码道的码道信息；当第二红外接收器63接收到停止读码传感器64发送的信号时，向控制器发送第二读数头52停止读数且第一读数头51开始读取第二绝对光栅尺2码道信息的指令，第二读数头52将读取的第一匹配光栅码道的码道信息反馈至第一读数头51。

当然，读数头切换检测器6还可为通过其他形式进行确定读数头的运动状态，例如在第一绝对光栅尺1的尾部光栅11的右外端侧边和第二绝对光栅尺的头部光栅码道的最左边分别设置位置传感器，当第一读数头51到达该处时，位置传感器检测到第一读数头51，便可发送停止第一读数头51读数，开始第二读数头52读数指令，在匹配光栅尺4的第一匹配光栅码道的最右端设置另外一个位置传感器，到当第二读数头52到达该处时，该位置传感器便可检测到第二读数头52，便可发送停止第二读数头52读数，开始第一读数头读数51读取第二绝对光栅尺首部光栅码道信息的指令。

第一读数头51在输出位移测量信息时的原理可参阅下述描述：

光栅尺主体中的各光栅尺(第一绝对光栅尺1、第二绝对光栅尺2和匹配光栅尺4)均为根据伪随机码原理设有绝对光栅码道，各绝对光栅码道表征绝对位置信息，例如，光栅尺编码可为单码道编码技术，上面刻有绝对码道。绝对码道用来表征绝对位置信息，绝对码道图案为M序列的伪随机码，各码元的码子按顺序的排列在光栅码道上，可分别标注为c₁，c₂，……，c_m。其中，每一码元随机的代表具有相同宽度的透光部分或不透光部分，可设定透光部分和不透光部分分别代表“0”或者“1”，则该连续的若干码元，构成一个完整的绝对位置编码，对应唯一的绝对位置值，如表1所示。

表1绝对码道解码表

光栅尺上的光栅码道图像信息所包含的码区信息，也即是代码信息，可查阅绝对码道解码表(如上表1所示)，以获取码区信息对应的码区的编号，由于码区的编号位于唯一对应绝对位置值，查表得到码区的绝对位置值。

需要说明的是，除红外发射器、红外接收器，可采用其他方式发送与接收信号，也可采用不同的绝对编码方式，采用更多的匹配光栅尺提高测量精度，但是其方法核心与本发明一致。

在本发明实施例提供的技术方案中，通过在拼接好的绝对式光栅尺下方放置一条用于校准变形光栅、包含变形光栅的码道信息的匹配光栅尺，在读取绝对式光栅尺的码道信息时，当读取绝对式光栅尺变形光栅处(也就第一绝对光栅尺和第二光栅尺的焊缝)的码道信息时，利用第二读数头读取的匹配光栅尺相对应的码道信息对焊缝处的误差进行补偿修正，不将拼接焊缝处的变形光栅计入测量范围内，从而解决了由于焊缝变形导致位移测量出现误差的现状，避免加入新的误差源，从而提升拼接的绝对式光栅尺的测量精度，实现了上下两条绝对光栅测量过程的无缝对接，当拼接的绝对式光栅尺由多个光栅尺主体构成时，可实现绝对光栅尺在长度上无限拼接，满足长位移测量的使用需求。

为了便于本申请技术人员更加清楚明白本申请的技术方案，本申请还提供了具体的实例阐述本申请的技术方案，请参阅图6，具体可包括：

第一绝对光栅尺1与第二绝对光栅尺2焊接拼接为绝对式光栅尺，在拼接好的绝对光栅尺下方平行安放一条用于校准的匹配光栅尺4，在初始状态时，第一读数头51的最右端对应第一绝对光栅尺1的最左端，第一读数头51的右下角装有红外发射器61，用于发射红外信号源。第二读数头52的右上角装有红外接收器62，右下角装有红外接收器63。匹配光栅尺4的第二匹配光栅码道42与第一绝对光栅尺1尾部光栅11纵向对齐，第二读数头52的最右端对应第二匹配光栅码道42的最左端。与第二匹配光栅码道42右侧纵向对齐处下方安装有光栅尺条数计数器65，其本质可为一个红外发射器；与第一匹配光栅码道41右侧纵向对齐处下方安装有停止读码传感器64，其本质也可为一个红外发射器。

第一读数头51在第一绝对光栅尺1上从左往右进行读码操作，与此同时，第一读数头51上的红外发射器61不停地垂直向下发射红外信号源，但一直没有被接收到。当第一读数头51运动到与下方的第二读数头52纵向对齐时，此时，第一读数头51上的红外发射器61发出的红外信号源被第二读数头52右上角的红外接收器62接收，触发控制器7停止第一读数头51的运动，并开始第二读数头52的运动。

第二读数头52向右进行读码操作，当运动到第二读数头52的最右端与光栅尺条数计数器65纵向对齐时，光栅尺条数计数器65垂直向上发出的红外信号源被第二读数头52右下角的红外接收器63接收，此时第二读数头52的读码器将读取到的码道信息反馈给第一读数头51的读码器，同时由于此处是第一绝对光栅尺1的尾部结束处，所以同时会对光栅尺条数计数加一，表示即将进入下一条绝对光栅尺的读取。

第二读数头52继续向右进行读码操作，当运动到第二读数头52的最右端与停止读码传感器64纵向对齐时，停止读码传感器64垂直向上发出的红外信号源被第二读数头52右下角的红外接收器63接收，此时第二读数头52的读码器继续将读取到的码道信息反馈给第一读数头51的读码器，完成在焊缝位置变形处过渡性读码的操作。

由于此处是绝第二绝对光栅尺2的头部开始处，反馈码道信息的同时也会触发控制器7使得第二读数头52停止运动，重构过程结束。

由于触发控制器7使得读第二读数头52停止运动的同时，第一读数头51会迅速运动到已读完码处，即第一读数头51的最右端与第二绝对光栅尺的头部光栅码道21的最右端对齐。从而完成了第一绝对光栅尺1与第二绝对光栅尺2的过渡，避免了中间变形光栅3带来的测量误差，保证了绝对式光栅尺的位移测量精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种绝对式光栅尺进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种绝对式光栅尺，其特征在于，包括光栅尺主体、读数头组、控制器和读数头切换检测器，所述控制器分别与所述读数头组和所述读数头切换检测器相连；

所述光栅尺主体包括第一绝对光栅尺、第二绝对光栅尺、位于所述第一绝对光栅尺和所述第二绝对光栅尺之间变形光栅和包含所述变形光栅对应码道信息且位于所述变形光栅下方的匹配光栅尺；

所述读数头组包括第一读数头和与之相连的第二读数头，所述第一读数头用于读取所述第一绝对光栅尺和所述第二绝对光栅尺的码道信息并输出位移测量信息；所述第二读数头用于将读取所述匹配光栅尺的码道信息发送至所述第一读数头；

所述控制器用于根据所述读数头切换检测器发送的读数头切换信息控制所述读数头组中各读数头的运动状态；

所述读数头切换检测器用于检测所述第一读数头读数停止和开始的位置，所述第二读数头读数开始和停止的位置。

2.如权利要求1所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述匹配光栅尺与所述变形光栅平行放置。

3.如权利要求2所述的绝对式光栅尺，其特征在于，绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成，所述匹配光栅尺为由多个匹配光栅码道构成一条光栅尺，匹配光栅码道的个数与所述绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，且各匹配光栅码道分别与变形光栅对应的码道信息相一一对应；所述读数头组包括第一读数头和第二读数头，第二读数头用于读取所述匹配光栅尺上的码道信息。

4.如权利要求2所述的绝对式光栅尺，其特征在于，绝对式光栅尺由2个以上的绝对光栅尺焊接而成，所述匹配光栅尺包括多个子匹配光栅尺，子匹配光栅尺的个数与所述绝对光栅尺中的变形光栅的个数相同，且各子匹配光栅尺上的码道信息分别与变形光栅对应的码道信息相一一对应；所述读数头组包括第一读数头和多个第二读数头，第二读数头的个数与子匹配光栅尺的个数相同，依次用于读取相对应的子匹配光栅尺的码道信息。

5.如权利要求1至4任意一项所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述匹配光栅尺包括第一匹配光栅码道，所述第一匹配光栅码道和所述变形光栅的码道信息相同；所述第二读数头位于所述第一匹配光栅码道与所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道纵向相对齐的位置，所述读数头切换检测器包括位于所述第一读数头底部的红外发射器、位于所述第二读数头顶部的第一红外接收器和底部的第二红外接收器、位于所述第一匹配光栅码道与所述第二绝对光栅尺的头部光栅码道纵向相对齐的正下方位置的停止读码传感器；

当所述第一红外接收器接收到所述红外发射器发送的红外信号，向所述控制器发送所述第一读数头停止读数且所述第二读数头开始读取所述第一匹配光栅码道的码道信息的指令；

当所述第二红外接收器接收到所述停止读码传感器发送的信号时，向所述控制器发送所述第二读数头停止读数且所述第一读数头开始读取所述第二绝对光栅尺码道信息的指令。

6.如权利要求5所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述红外发射器位于所述第一读数头底部的右外端侧边；所述第一红外接收器位于所述第二读数头顶部的右外端侧边；所述第二红外接收器位于所述第二读数头底部的右外端侧边。

7.如权利要求6所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述停止读码传感器的类型为红外传感器。

8.如权利要求1至4任意一项所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述匹配光栅尺包括第一匹配光栅码道和第二匹配光栅码道，所述第二匹配光栅码道和所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道包含的码道信息相同，所述第一匹配光栅码道和所述变形光栅的码道信息相同；所述第二读数头的右外端侧边与所述第二匹配光栅码道左外端侧边相重合；

所述读数头切换检测器包括位于所述第一读数头底部的红外发射器、位于所述第二读数头顶部的第一红外接收器和底部的第二红外接收器、位于所述匹配光栅尺与所述变形光栅相对应位置的正下方的光栅尺条数计数器和停止读码传感器，所述光栅尺条数计数器的位置与所述第一绝对光栅尺的尾部光栅码道和所述变形光栅相拼接的位置纵向相对齐，所述停止读码传感器的位置与所述变形光栅和所述第二绝对光栅尺相拼接的位置纵向相对齐；

当所述第一红外接收器接收到所述红外发射器发送的红外信号，向所述控制器发送所述第一读数头停止读数且所述第二读数头开始读取所述第二匹配光栅码道的码道信息的指令；

当所述第二红外接收器接收到所述光栅尺条数计数器发送的信号，所述第二读数头将读取的第二匹配光栅码道的码道信息反馈至所述第一读数头，并对光栅尺条数计数加1，且所述第二读数头开始读取所述第一匹配光栅码道的码道信息；

当所述第二红外接收器接收到所述停止读码传感器发送的信号时，向所述控制器发送所述第二读数头停止读数且所述第一读数头开始读取所述第二绝对光栅尺码道信息的指令，所述第二读数头将读取的第一匹配光栅码道的码道信息反馈至所述第一读数头。

9.如权利要求8所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述红外发射器位于所述第一读数头底部的右外端侧边；所述第一红外接收器位于所述第二读数头顶部的右外端侧边；所述第二红外接收器位于所述第二读数头底部的右外端侧边。

10.如权利要求9所述的绝对式光栅尺，其特征在于，所述光栅尺条数计数器和所述停止读码传感器的类型为红外传感器。