CN114440945B - 一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 - Google Patents
一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114440945B CN114440945B CN202210188360.3A CN202210188360A CN114440945B CN 114440945 B CN114440945 B CN 114440945B CN 202210188360 A CN202210188360 A CN 202210188360A CN 114440945 B CN114440945 B CN 114440945B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- round hole
- dimensional grating
- hole lattice
- layer round
- grating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 20
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 40
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims description 20
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 19
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 14
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H lead(2+);trioxido(oxo)-$l^{5}-arsane Chemical compound [Pb+2].[Pb+2].[Pb+2].[O-][As]([O-])([O-])=O.[O-][As]([O-])([O-])=O LFEUVBZXUFMACD-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
- G01D5/32—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with attenuation or whole or partial obturation of beams of light
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/26—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
Abstract
本发明属于角度测量传感器技术领域，具体涉及一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，包括激光器、准直扩束器、上层圆孔点阵二维光栅、挡光环、下层圆孔点阵二维光栅、探测器，所述挡光环与下层圆孔点阵二维光栅通过螺纹连接，所述下层圆孔点阵二维光栅通过组合装配不同直径的挡光环来改变光栅有效光学孔径，所述下层圆孔点阵二维光栅与探测器固定连接，所述下层圆孔点阵二维光栅与探测器共同固定在待测物体表面。本发明通过设置不同半径挡光环组合，选取下层圆孔点阵二维光栅不同级次圆孔通光，可以实现分辨率调谐，以满足不同场景应用需求。
Description
技术领域
本发明属于角度测量传感器技术领域，具体涉及一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器。
背景技术
角位移的精确测量在现代控制系统及自动化系统中起着至关重要的作用，被广泛应用于数控机床、电梯、航空器等设备产品中。目前，角度传感技术主要包括机械式、电磁式、光电式等。其中，由于具有灵敏度高、免疫电磁干扰等优点，基于光栅结构的光学角度检测法受到广泛的关注与持续研究。传统光栅式角度检测技术主要利用莫尔条纹效应，通过光电探测器检测双层光栅莫尔条纹移动量，分析光栅间位置关系变化情况。但是，上述方法存在以下问题：1.光栅刻蚀周期为10-100微米量级，使得实现高灵敏度需要较大光栅面积，不利于集成化应用；2.灵敏度不可调，无法同时满足多种应用场景需求。
发明内容
针对上述现有技术不利于集成化应用、灵敏度不可调的技术问题，本发明提供了一种灵敏度可调、角度传感分辨率高、集成化程度高的基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，包括激光器、准直扩束器、上层圆孔点阵二维光栅、挡光环、下层圆孔点阵二维光栅、探测器，所述激光器的光路方向上依次设置有准直扩束器、上层圆孔点阵二维光栅、挡光环、下层圆孔点阵二维光栅、探测器，所述挡光环与下层圆孔点阵二维光栅通过螺纹连接，所述下层圆孔点阵二维光栅通过组合装配不同直径的挡光环来改变光栅有效光学孔径，所述下层圆孔点阵二维光栅与探测器固定连接，所述下层圆孔点阵二维光栅与探测器共同固定在待测物体表面。
所述激光器的中心波长范围为380nm-2μm，所述激光器的中心波长小于等于2倍光栅周期，所述激光器的中心波长半高宽小于等于10nm。
所述上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅均采用中心对称圆孔阵列结构，所述中心对称圆孔阵列结构为N边对称圆孔阵列，所述N为大于等于6的整数。
所述上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅均采用Al或Fe，所述上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅的光栅厚度范围均为100nm-1μm，所述上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅的光栅圆孔直径范围均为1-10μm。
所述挡光环采用不同半径的挡光环组合选取不同的通光环形区域，实现灵敏度可调，所述挡光环的宽度为光栅周期整数倍，相邻的所述挡光环之间的直径相差一个光栅周期。
所述上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅之间的距离为离面自成像周期的整数倍的距离。
一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器的操作方法，包括下列步骤：
S1、所述激光器发出的光经准直扩束器准直扩束后，依次经过上层圆孔点阵二维光栅和下层圆孔二维光栅，通过选择不同直径的挡光环组合，使得下层圆孔阵列二维光栅上不同直径的环形区域有效通光，而其它区域遮光；S2、基于泰伯自成像效应，光束通过上层圆孔阵列二维光栅后在离面泰伯像距离处形成其自成像，自成像在X、Y平面内呈现中心对称的圆孔点阵光强分布；
S3、随后，在上层圆孔点阵二维光栅的自成像位置处放置下层圆孔点阵二维光栅，所述下层圆孔点阵二维光栅与探测器相连接，共同固定在待测物体表面；旋转待测物体，带动下层圆孔点阵二维光栅和探测器一起转动；
S4、最终，通过对得到的探测器的信号进行分析，得到相应的角位移，所述探测器6得到的信号为正弦光强透射率信号，当下层圆孔点阵二维光栅和探测器随待测物体进行转动时，透射率随角位移变化；
S5、当光强透射率相邻出现两次最大值时，代表所测待测物体转动了通过装配不同挡光环后所选的有效圆周孔径级次Ax(x＝0、1、2、…)所对应的分辨率的角度值。
所述S5中有效圆周孔径级次为：上层圆孔点阵二维光栅与下层圆孔点阵二维光栅的旋转中心O点为中心，从旋转点O点由内及外，定义第x层圆周为Ax级次圆孔，所述x为非负整数。
所述S5中所对应的分辨率的角度值的计算方法为：通过计数器计数探测器随角位移变化光强透射率最大值出现的次数，乘上相应圆孔层级次数的分辨率，最终计算的到相应的角度值。
本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：
本发明基于双层圆孔点阵二维光栅自成像效应，通过检测双层光栅透过光强变化，实现两层光栅间角度变化量的测量。受益于微米量级的光栅周期，本发明可以在小光栅刻蚀面积内实现高分辨率角度传感。此外，本发明通过设置不同半径挡光环组合，选取下层圆孔点阵二维光栅不同级次圆孔通光，可以实现分辨率调谐，以满足不同场景应用需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明挡光环与下层圆孔点阵二维光栅装配关系图；
图3为本发明挡光环示意图；
图4为本发明的结构俯视图；
图5为本发明旋转角度为0°上、下层圆孔点阵二维光栅示意图；
图6为本发明旋转角度为30°上、下层圆孔点阵二维光栅示意图；
图7为本发明上层圆孔点阵二维光栅XY面泰伯仿真图像；
图8为本发明A1级次圆孔光强透射率随角度变化图。
其中：1为激光器，2为准直扩束器，3为上层圆孔点阵二维光栅，4为挡光环，5为下层圆孔点阵二维光栅，6为探测器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，如图1所示，包括激光器1、准直扩束器2、上层圆孔点阵二维光栅3、挡光环4、下层圆孔点阵二维光栅5、探测器6，激光器1的光路方向上依次设置有准直扩束器2、上层圆孔点阵二维光栅3、挡光环4、下层圆孔点阵二维光栅5、探测器6，挡光环4与下层圆孔点阵二维光栅5通过螺纹连接，下层圆孔点阵二维光栅5通过组合装配不同直径的挡光环4来改变光栅有效光学孔径，下层圆孔点阵二维光栅5与探测器6固定连接，下层圆孔点阵二维光栅5与探测器6共同固定在待测物体表面。
进一步，优选的，激光器1的中心波长范围为380nm-2μm，激光器1的中心波长小于等于2倍光栅周期，激光器1的中心波长半高宽小于等于10nm。
进一步，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5均采用中心对称圆孔阵列结构，中心对称圆孔阵列结构为N边对称圆孔阵列，N为大于等于6的整数。
进一步，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5均采用Al或Fe，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5的光栅厚度范围均为100nm-1μm，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5的光栅圆孔直径范围均为1-10μm。
进一步，如图2所示，挡光环4采用不同半径的挡光环组合选取不同的通光环形区域，实现灵敏度可调，挡光环4的宽度为一个光栅周期，相邻的挡光环4之间的直径相差一个光栅周期。
进一步，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5之间的距离为离面自成像距离。
一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器的操作方法，包括下列步骤：
S1、激光器1发出的光经准直扩束器2准直扩束后，依次经过上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔二维光栅5，通过选择不同直径的挡光环4组合，使得下层圆孔阵列二维光栅5上不同直径的环形区域有效通光，而其它区域遮光；
S2、基于泰伯自成像效应，光束通过上层圆孔阵列二维光栅3后在离面泰伯像距离处形成其自成像，自成像在X、Y平面内呈现中心对称的圆孔点阵光强分布；
S3、随后，在上层圆孔点阵二维光栅3的自成像位置处放置下层圆孔点阵二维光栅5，下层圆孔点阵二维光栅5与探测器6相连接，共同固定在待测物体表面；旋转待测物体，带动下层圆孔点阵二维光栅5和探测器6一起转动；
S4、最终，通过对得到的探测器6的信号进行分析，得到相应的角位移，探测器6得到的信号为正弦光强透射率信号，当下层圆孔点阵二维光栅5和探测器6随待测物体进行转动时，透射率随角位移变化；
S5、当光强透射率相邻出现两次最大值时，代表所测待测物体转动了通过装配不同挡光环4后所选的有效圆周孔径级次Ax(x＝0、1、2、…)所对应的分辨率的角度值。
进一步，S5中有效圆周孔径级次为：上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5的旋转中心为O点，从旋转点O点由内及外，定义第x层圆周为Ax级次圆孔，x为非负整数。
进一步，S5中所对应的分辨率的角度值的计算方法为：通过计数器计数探测器6随角位移变化光强透射率最大值出现的次数，乘上相应圆孔层级次数的分辨率，最终计算的到相应的角度值。
具体解决方案如下：
选择合适的光源参数和光栅参数，在距离上层光栅1倍整数倍泰伯像距离处，可以出现良好的光强周期分布，如图7所示。将下层圆孔点阵二维光栅5和探测器6放置在该泰伯像距离处。当待测物体表面发生旋转时，会带动下层圆孔点阵二维光栅5和探测器6发生旋转，如图5、图6所示，旋转中心点为O点。当上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔点阵二维光栅5之间发生旋转，产生夹角时，两层光栅透过光强会发生变化。通过检测该光强透射率变化值，可以推算出两层光栅间角度变化量。
其中，光栅结构基本单元为圆孔，排布方式为“蜂窝状”六边形排布。如图4所示，即以任意圆孔为中心，以轴对称方式其周边排布六个相同圆孔。
其中，上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔点阵二维光栅5结构(圆孔尺寸、圆孔排布形状、光栅周期等)严格一致，以旋转中心O点为中心，圆孔呈圆周状分布。如图4所示，从旋转点O点由内及外，定义第一层圆周为A1级次圆孔，第二层为A2级次圆孔，以此类推。如图3所示，两层相邻圆周间距为光栅周期(D)。
其中，定义上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔点阵二维光栅5的圆孔一一对应时为上下光栅重叠状态，如图5、图6所示，当上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔点阵二维光栅5重叠时，透过光强最强，如图8中箭头位置所示。
其中，挡光板4由一系列宽度为D，半径彼此相差单个宽度D的挡光环组成，如图3所示，圆环间通过螺纹相连接，并固定在下层圆孔点阵二维光栅5上表面。使用时，移除下层光栅某个特定级次圆孔前的挡光环，可以使得下层光栅有效通光区域为特定直径的圆环区域，即只有特定级次的圆孔才可以通光。
其中，角度传感的灵敏度与所选挡光环对应光栅通光圆孔级次有关。例如，当选择A1级次时，圆周由6个圆孔组成，下层圆孔点阵二维光栅5每旋转60°，上层圆孔点阵二维光栅3与下层圆孔点阵二维光栅5重叠一次，过程中透过光强如图7所示。光栅每旋转60°，光强变化一个周期。因此，通过计数光强变化周期数，可以计算得到角度变化值。例如，当挡光环选择通光区域为A1级圆孔，光电探测器6输出信号有3个周期，可以得到此时角度变化量为60°*3＝180°。
如表1所示，通过选择不同级次圆孔，可以改变检测分辨率。
| 级次(Ax(x＝0、1、2、…)) | 圆孔数量(个) | 分辨率(°) |
| A1 | 6 | 60° |
| A2 | 12 | 30° |
| A3 | 18 | 20° |
| A4 | 24 | 15° |
| A5 | 30 | 12° |
| A6 | 36 | 10° |
| A7 | 42 | 8.571428471° |
| A8 | 48 | 7.5° |
| A9 | 54 | 6.666666667° |
| A10 | 60 | 6° |
| … | … | … |
| A100 | 600 | 0.6° |
| … | … | … |
表1
具体参数如下：
激光波长：λ＝1.5um；
激光器功率：1.2mw；
光栅圆孔直径：d＝2um；
光栅圆孔圆心间距：4um；
光栅厚度：150nm；
光栅占空比：0.5；
光栅材料：Al；
挡光环：D＝4um；
选取通光孔径级次：A10。
具体分析如下：
其中，为使上层光栅产生良好的自成像效应，采用Al做基底，其中设置基底的厚度为150nm。在基底上面刻蚀圆孔，圆孔的直径d＝2um。当光束经过上层光栅时，在泰伯像距离处出现与上层二维光栅相同的光栅的周期图像，如图7所示。转动待测物体，由探测器测得角位移在0°至360°时的多组光强透射率值并进行数据分析处理，如图7所示。
其中，自成像在离面方向上的距离为
其中，d为光栅圆孔的直径，λ为激光的波长，Z为自成像在离面方向的周期距离，当圆孔直径d＝2um时，激光的波长λ为1.55um时，可得上述Z的值为5.16um，由此可知在离面方向的自成像泰伯周期为5.16um。
其中，当下层圆孔点阵二维光栅5发生一定的角位移时。通过探测器6记录环形通光区域内圆孔在角位移为0°到360°时多组的光强透过率，对其进行数据分析处理得到图7所示图像。
由上述可知，当下层圆孔点阵二维光栅5与探测器6固定在待测物体上，转动待测物体时，由探测器6输出的光强透射率信号发生改变。通过组合装配不同直径的挡光环，选取合适的通光环区域圆孔，得到不同的角度测量灵敏度。计数探测器6输出的最大透射率的次数，乘上选取的灵敏度，计算得到相应的角位移。当配置挡光环4，使得通光区域为A10级次时，由表1可知，此时下层光栅有效通过圆孔个数为60个，分辨率为6°。当下层圆孔点阵二维光栅5及探测器6随待测物体发生面内旋转，探测器输出光强随之变化，如图5、图6所示，每当探测到光强最强状态，则此时对应上层圆孔点阵二维光栅3和下层圆孔点阵二维光栅5位置完全重合。检测探测器6输出光强，每当检测到光强最强值，则计数1次。例如，当检测到光强最强值出现512次时，得到角度变化量应为512╳6°＝3072°。通过选择更高级次的通光孔径，可以实现更高的灵敏度。
同时，由于采用了高集成化的圆孔点阵结构二维光栅，显著减少了角度编码器的尺寸，提高了系统的集成度。例如，当选择通光孔径为A10级次时，下层光栅有效通光环的外圆半径仅为41μm。
上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，其特征在于：包括激光器(1)、准直扩束器(2)、上层圆孔点阵二维光栅(3)、挡光环(4)、下层圆孔点阵二维光栅(5)、探测器(6)，所述激光器(1)的光路方向上依次设置有准直扩束器(2)、上层圆孔点阵二维光栅(3)、挡光环(4)、下层圆孔点阵二维光栅(5)、探测器(6)，所述挡光环(4)与下层圆孔点阵二维光栅(5)通过螺纹连接，所述下层圆孔点阵二维光栅(5)通过组合装配不同直径的挡光环(4)来改变光栅有效光学孔径，所述下层圆孔点阵二维光栅(5)与探测器(6)固定连接，所述下层圆孔点阵二维光栅(5)与探测器(6)共同固定在待测物体表面；所述上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)均采用中心对称圆孔阵列结构，所述中心对称圆孔阵列结构为N边对称圆孔阵列，所述N为大于等于6的整数；所述挡光环(4)采用不同半径的挡光环组合选取不同的通光环形区域，实现灵敏度可调，所述挡光环(4)的宽度为一个光栅周期，相邻的所述挡光环(4)之间的直径相差一个光栅周期；所述上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)之间的距离为离面自成像周期的整数倍的距离。
2.根据权利要求1所述的一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，其特征在于：所述激光器(1)的中心波长范围为380nm-2μm，所述激光器(1)的中心波长小于等于2倍光栅周期，所述激光器(1)的中心波长半高宽小于等于10nm。
3.根据权利要求1所述的一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器，其特征在于：所述上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)均采用Al或Fe，所述上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)的光栅厚度范围均为100nm-1μm，所述上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)的光栅圆孔直径范围均为1-10μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器的操作方法，其特征在于：包括下列步骤：
S1、所述激光器(1)发出的光经准直扩束器(2)准直扩束后，依次经过上层圆孔点阵二维光栅(3)和下层圆孔二维光栅(5)，通过选择不同直径的挡光环(4)组合，使得下层圆孔阵列二维光栅(5)上不同直径的环形区域有效通光，而其它区域遮光；S2、基于泰伯自成像效应，光束通过上层圆孔阵列二维光栅(3)后在离面泰伯像距离处形成其自成像，自成像在X、Y平面内呈现中心对称的圆孔点阵光强分布；
S3、随后，在上层圆孔点阵二维光栅(3)的自成像位置处放置下层圆孔点阵二维光栅(5)，所述下层圆孔点阵二维光栅(5)与探测器(6)相连接，共同固定在待测物体表面；旋转待测物体，带动下层圆孔点阵二维光栅(5)和探测器(6)一起转动；
S4、最终，通过对得到的探测器(6)的信号进行分析，得到相应的角位移，所述探测器(6)得到的信号为正弦光强透射率信号，当下层圆孔点阵二维光栅(5)和探测器(6)随待测物体进行转动时，透射率随角位移变化；
S5、当光强透射率相邻出现两次最大值时，代表所测待测物体转动了通过装配不同挡光环(4)后所选的有效圆周孔径级次Ax所对应的分辨率的角度值，所述x＝0、1、2、…。
5.根据权利要求4所述的一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器的操作方法，其特征在于：所述S5中有效圆周孔径级次为：上层圆孔点阵二维光栅(3)与下层圆孔点阵二维光栅(5)的旋转中心O点为中心，从旋转点O点由内及外，定义第x层圆周为Ax级次圆孔，所述x为非负整数。
6.根据权利要求4所述的一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器的操作方法，其特征在于：所述S5中所对应的分辨率的角度值的计算方法为：通过计数探测器(6)随角位移变化光强透射率最大值出现的次数，乘上相应圆孔层级次数的分辨率，最终计算的到相应的角度值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210188360.3A CN114440945B (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210188360.3A CN114440945B (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114440945A CN114440945A (zh) | 2022-05-06 |
| CN114440945B true CN114440945B (zh) | 2023-06-16 |
Family
ID=81374287
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210188360.3A Active CN114440945B (zh) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | 一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114440945B (zh) |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AUPP482598A0 (en) * | 1998-07-24 | 1998-08-13 | Bishop Innovation Pty Limited | Angle encoder |
| JP4713019B2 (ja) * | 2001-06-13 | 2011-06-29 | 株式会社ミツトヨ | 格子干渉型変位検出装置 |
| CN1293367C (zh) * | 2001-08-30 | 2007-01-03 | Gsi集团公司 | 参考点泰伯编码器 |
| CN202183004U (zh) * | 2011-07-15 | 2012-04-04 | 武汉理工光科股份有限公司 | 一种使用角度调谐滤光片的光纤光栅波长解调系统 |
| CN104567956B (zh) * | 2014-12-22 | 2017-03-15 | 佛山轻子精密测控技术有限公司 | 一种相对式旋转编码器及其测量方法 |
| US9891428B2 (en) * | 2015-12-07 | 2018-02-13 | Metal Industries Research & Development Centre | Optical measurement system, measurement method for errors of rotating platform, and two dimensional sine wave annulus grating |
| CN112577431B (zh) * | 2019-09-29 | 2022-02-08 | 上海微电子装备（集团）股份有限公司 | 光栅尺测量装置及测量方法 |
| CN112082490B (zh) * | 2020-10-21 | 2022-02-08 | 中北大学南通智能光机电研究院 | 一种基于Talbot像和COMS相机结构的位移传感器 |
-
2022
- 2022-02-28 CN CN202210188360.3A patent/CN114440945B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114440945A (zh) | 2022-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1175249C (zh) | 角度编码器 | |
| EP2052217B1 (en) | Optical encoder | |
| CA1300370C (en) | Measuring curvature of transparent or translucent material | |
| EP2546612B1 (en) | Method for working out the angular position of a rotating element and device for carrying out such a method | |
| EP3262381B1 (de) | Vorrichtung zur messung von drehwinkeln in zählwerken und mehrstufigen drehgebern sowie zugehörige sensoren | |
| US20070170355A1 (en) | Optical encoder | |
| US9841376B2 (en) | High sensitivity metamaterial nano-sensing system with ultra-narrow line width spectral response | |
| CN108828028B (zh) | 一种测量两相流相含率的电容式传感器及其结构参数优化方法 | |
| US5204524A (en) | Two-dimensional optical encoder with three gratings in each dimension | |
| EP0111642B1 (en) | Method and apparatus for measuring a displacement of one member relative to another | |
| CN106595728A (zh) | 一种转子轴向位移、转速及倾斜角度的径向集成测量方法 | |
| CN109029514B (zh) | 单码道绝对式时栅角位移测量系统 | |
| EP0453971B1 (en) | High definition zero mark for optical encoder | |
| CN114440945B (zh) | 一种基于双层圆孔点阵二维光栅的可调谐光学角度编码器 | |
| CN104076165B (zh) | 非接触式瞬时转速传感方法 | |
| EP3564628B1 (en) | Optical element | |
| CN106092515A (zh) | 一种用法布里-珀罗标准具测量焦距和转角的方法 | |
| EP0814317A1 (en) | Position measuring instrument | |
| CN112729172B (zh) | 一种编码器码盘偏心检测设备以及偏心调节方法 | |
| CN104374515A (zh) | 一种反射型光纤压力传感器探头中光纤束的布置结构 | |
| CN209027671U (zh) | 一种光电编码器实时光强检测装置 | |
| CN108895988A (zh) | 一种基于交变光场整周封闭的角位移测量系统 | |
| US10247582B2 (en) | Optical encoding device including an encoding disc having diffracting patterns | |
| CN106104214B (zh) | 编码器和带编码器的电机 | |
| Fu et al. | Study of a high-precision displacement sensor based on a configured moving light field with uniform scanning |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |