CN201653367U - 基于绝对编码相位细分的微距测量装置 - Google Patents

基于绝对编码相位细分的微距测量装置 Download PDF

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赵勇
雷新民
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Abstract

一种基于绝对编码相位细分的微距测量装置，由绝对编码光栅尺、CCD读数头、数字处理器和显示器组成。绝对编码光栅尺安装在被测对象上，CCD读数头与绝对编码光栅尺套连，将获得的绝对编码光栅尺上的码道图形转化为数字信号后传送给数字处理器；数字处理器的输入端与CCD读数头的输出端连接，数字处理器的输出端与显示器的输入端连接，将接收到的数字信号进行处理并将处理结果传送给显示器，显示器将接收到的信号转换成文字或图形予以显示。绝对编码光栅尺选用透射式绝对编码光栅尺，绝对编码光栅尺的刻度单位为光的相位。

Description

基于绝对编码相位细分的微距测量装置
技术领域
本实用新型属于光电测量领域，特别涉及一种通过光栅尺上的码道图形进行微距测量的装置。
背景技术
在高精度要求的领域(如精加工)，常需进行直线位移、角位移的精密测量，因而微距测量装置(或仪器)是必不可少的工具。现有的微距测量装置分为机械式微距测量装置和光电式微距测量装置，机械式微距测量装置的测量精度远低于光电式微距测量装置，而光电式微距测量装置通常只能对光栅中最低码道所覆盖的像素n进行n倍细分。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于绝对编码相位细分的微距测量装置，以提高测量精度。
本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置，由绝对编码光栅尺、CCD读数头(“CCD”是Charge Coupled Device的简称，即为电荷耦合器件)、数字处理器和显示器组成。绝对编码光栅尺安装在被测对象上，CCD读数头与绝对编码光栅尺套连，将获得的绝对编码光栅尺上的码道图形转化为数字信号后传送给数字处理器；数字处理器的输入端与CCD读数头的输出端连接，数字处理器的输出端与显示器的输入端连接，将接收到的数字信号进行处理并将处理结果传送给显示器，显示器将接收到的信号转换成文字或图形予以显示。
上述微距测量装置中，绝对编码光栅尺选用透射式绝对编码光栅尺，绝对编码光栅尺的刻度单位为光的相位。
上述微距测量装置中，数字处理器中装有的软件可对CCD读数头所获光栅码道图形信号进行如下处理：将光栅码道图形中的基元码道中一行像素所包含的高频率的罗奇光栅(最低码道图形)信息进行一维傅里叶变换，得到频谱图(见图2)；选择汉宁窗(hanning.m)进行滤波，滤出基频信息，对基频分量进行一维逆傅里叶变换，得到截断相位信息(见图3)；对截断相位进行相位展开(见图4)，对展开相位求平均相位值，经过标定后，用所求的展开平均相位值减去光栅尺0位时的相位即为光栅位移所产生的相位差，并换算成用相位表示的光栅刻度值。
本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置具有以下有益效果：
1、本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置中的绝对编码光栅尺的刻度单位为光的相位，因而相对于现有光电式微距测量装置，测量精度大幅度提高。
2、结构简单，使用方便。
附图说明
图1是本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置的一种结构示意图；
图2是本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置中的数字处理器将光栅码道图形中的基元码道中一行像素所包含的高频率的罗奇光栅信息进行一维傅里叶变换得到频谱图；
图3是本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置中的数字处理器将图2中的频谱图的基频分量进行逆傅里叶变换得到基波信号的截断相位图；
图4是本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置中的数字处理器将图3中的截断相位进行相位展开形成的连续相位图。
图中，1-绝对编码光栅尺、2-CCD读数头、3-数字处理器、4-显示器。
具体实施方式
下面通过实施例对本实用新型所述基于绝对编码相位细分的微距测量装置的结构作进一步说明。
本实施例中，基于绝对编码相位细分的微距测量装置的结构如图1所示，由绝对编码光栅尺1、CCD读数头2、数字处理器3和显示器4组成。绝对编码光栅尺1为透射式绝对编码光栅尺，用透明有机玻璃制作，其刻度单位为光的相位。CCD读数头2为二维像素靶面，为市售商品(型号：WV-CP610，松下公司生产)。数字处理器3含单片机，安装有对CCD读数头所获光栅码道图形信号进行处理的软件(型号：TMS320F6713，TI公司生产)。显示器4为普通显示器，为市售商品。
使用时，绝对编码光栅尺1安装在被测对象上。其它器件的组装方式：CCD读数头2与绝对编码光栅尺1套连，数字处理器3的输入端与CCD读数头2的输出端连接，数字处理器3的输出端与显示器4的输入端连接。

Claims (3)

1.一种基于绝对编码相位细分的微距测量装置，其特征在于由绝对编码光栅尺(1)、CCD读数头(2)、数字处理器(3)和显示器(4)组成，
绝对编码光栅尺(1)安装在被测对象上，CCD读数头(2)与绝对编码光栅尺(1)套连，将获得的绝对编码光栅尺上的码道图形转化为数字信号后传送给数字处理器(3)，
数字处理器(3)的输入端与CCD读数头(2)的输出端连接，数字处理器(3)的输出端与显示器(4)的输入端连接，将接收到的数字信号进行处理并将处理结果传送给显示器(4)，显示器(4)将接收到的信号转换成文字或图形予以显示。
2.根据权利要求1所述的基于绝对编码相位细分的微距测量装置，其特征在于绝对编码光栅尺(1)的刻度单位为光的相位。
3.根据权利要求1或2所述的基于绝对编码相位细分的微距测量装置，其特征在于绝对编码光栅尺(1)为透射式绝对编码光栅尺。
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