等位等權裂相指標光柵的製作方法

2023-07-25 06:09:26

專利名稱：等位等權裂相指標光柵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光柵編碼器的指標光柵，特別是一種等位等權裂相指標光柵。
背景技術：
光柵編碼器的光電讀數放大器的一般工作原理是光信號通過指標光柵(靜)和圓光柵(動)照射到光電器件上，光電器件就能輸出響應光信號的電信號。由於指標光柵和圓光柵載體的缺陷和製作上的缺陷，有時還有許多其它幹擾，光電器件輸出的電信號中就含有反映這些缺陷和幹擾的噪聲，從而使光柵編碼器的信號精度下降，頻帶變窄。公知的解決方案是在指標光柵上裂相設置光柵區，如德國海登哈因(Heidenhain)公司製造的光柵編碼器中的指標光柵(參見圖1)就是這樣。通過兩個光電器件接收相位差為180°的兩個同頻光信號形成的電信號的疊加或電路比較來減弱缺陷和幹擾引起的噪聲。
參見圖1，海登哈因的裂相區0°為1區，180°區為3區，90°區為2區，270°區為4區，兩個相位差為180°的裂相區距離相距甚遠，無法做到等位，1區和3區，2區和4區這兩對與零線區5區和恆光區6區既不等距，又不對稱，也不等權。

發明內容
本實用新型的目的是設計一種等位等權裂相指標光柵，它可以克服上述公知方案的不足，儘可能把光柵缺陷、零線幹擾和其它幹擾引起的噪聲降到最低。
本實用新型的目的可以通過以下措施來達到為了使這樣處理過的噪聲殘餘誤差更小，從而使精度更高和頻帶更寬，就要求取得的兩路相位差為180°的信號中的噪聲儘可能同步和同值，因而這兩個裂相光柵區要儘可能在空間和位置上接近，即等位。
由於發生零線信號時，照射向接收零線信號的光電器件的零線光信號及光噪聲會散射到鄰近的接收光柵信號的光電器件上，因而這時光柵信號就有「零線幹擾」的噪聲。為了使相位差為180°的光柵信號有效地壓抑這種幹擾，就要求接收有180°相位差的兩個光柵信號的兩個光電器件同時同量地處於這種幹擾中，這樣，這兩個光電器件的電輸出再經過疊加或電路比較，就能充分地抗擊這種「零線幹擾」。把相位差為180°的兩個裂相光柵區設置在離零線區等距離對稱位置上，即等權，就會達到充分壓抑「零線幹擾」的目的。
一種等位等權裂相指標光柵，具有四個裂相光柵區，一個或二個零線區，零線區位於中間對稱軸線上，處於光柵區的圓內側和/或圓外側，其特徵是四個裂相光柵區兩兩緊鄰排列在兩個同心的圓周上，同一圓周上處於中間對稱軸線兩側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差為180°；不同圓周上處於中間對稱軸線同側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差，在各自同一半徑方向內圓周上的裂相光柵區對外圓周上的裂相光柵區為90°或為270°。
本實用新型的目的也可以通過以下措施來達到0°區和180°區緊鄰排列在中間對稱軸線兩側的同一個圓周上；90°區和270°區緊鄰排列在中間對稱軸線兩側的另一個圓周上。
本實用新型的優點本實用新型採用上述技術方案做到了等位，同時又做到了等權。裂相光柵區的緊鄰區的缺陷和幹擾最接近，因而它們產生的噪聲也最相當，從兩個緊鄰的相位差為180°的裂相光柵區取得的光信號轉變成的電信號經過疊加和比較後，殘餘誤差最小；離零線區距離相等，而且對稱於中間對稱軸線的兩個相位差為180°的裂相光柵區碰到的「零線幹擾」接近，從這兩個裂相光柵區接收光信號的光電接收器件的電輸出經過疊加或電路比較後，能充分地壓抑「零線幹擾」，使上述的殘餘誤差更小。這樣完成了抑制誤差、提高精度和拓寬頻帶的任務。使用本實用新型的光柵編碼器精度高、頻帶寬、穩定可靠。


圖1是德國海登哈因(Heidenhain)公司製造的光柵編碼器中的指標光柵各裂相光柵區的排列示意圖。
圖2是本實用新型提出的等位等權裂相指標光柵各裂相光柵區的一種排列示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型作進一步描述圖2所示，在指標光柵中間對稱軸線上，排列了二個零線區，5區和6區(如果用一個零線區，可用5區，也可用6區為零線區)；5區在光柵區的圓外側，6區在光柵區的圓內側。四個裂相光柵區兩兩緊鄰排列在兩個同心的圓周上，位於中間對稱軸線兩側的處於同一圓周上的兩個裂相光柵區的相位差為180°；不同圓周上處於中間對稱軸線同側的兩個裂相光柵區的相位差，各自沿同一半徑方向，內圓周上的裂相光柵區對外圓周上的裂相光柵區為90°或為270°。0°區為1區，180°區為3區，緊鄰；90°區為2區，270°區為4區，也緊鄰。0°區(1區)和180°區(3區)位於中間對稱軸線兩側的同一圓周上；90°區(2區)和270°區(4區)位於中間對稱軸線兩側的另一個圓周上。0°區(1區)和180°區(3區)離零線區5區等距，離零線區6區也等距；90°區(2區)和270°區(4區)離零線區5區等距，離零線區6區也等距。
本實用新型的等位等權裂相指標光柵，也可設置為0°區為1區，180°區為3區，緊鄰；270°區為2區，90°區為4區，也緊鄰。
或180°區為1區，0°區為3區，緊鄰；90°區為2區，270°區為4區，也緊鄰。
或180°區為1區，0°區為3區，緊鄰；270°區為2區，90°區為4區，也緊鄰。
或90°區為1區，270°區為3區，緊鄰；180°區為2區，0°區為4區，也緊鄰。
或90°區為1區，270°區為3區，緊鄰；0°區為2區，180°區為4區，也緊鄰。
或270°區為1區，90°區為3區，緊鄰；180°區為2區，0°區為4區，也緊鄰。
或270°區為1區，90°區為3區，緊鄰；0°區為2區，180°區為4區，也緊鄰。
權利要求1.一種等位等權裂相指標光柵，具有四個裂相光柵區，一個或二個零線區，零線區位於中間對稱軸線上，處於光柵區的圓內側和/或圓外側，其特徵是四個裂相光柵區兩兩緊鄰排列在兩個同心的圓周上，同一圓周上處於中間對稱軸線兩側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差為180°；不同圓周上處於中間對稱軸線同側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差，在各自同一半徑方向內圓周上的裂相光柵區對外圓周上的裂相光柵區為90°或為270°。
2.根據權利要求1所規定的等位等權裂相指標光柵，其特徵是0°區和180°區緊鄰排列在中間對稱軸線兩側的同一個圓周上；90°區和270°區緊鄰排列在中間對稱軸線兩側的另一個圓周上。
專利摘要本實用新型公開一種光柵編碼器的等位等權裂相指標光柵，該等位等權裂相指標光柵，具有四個裂相光柵區，一個或二個零線區，零線區位於中間對稱軸線上，處於光柵區的圓內側和/或圓外側，其特徵是四個裂相光柵區兩兩緊鄰排列在兩個同心的圓周上，同一圓周上處於中間對稱軸線兩側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差為180°；不同圓周上處於中間對稱軸線同側緊鄰排列的兩個裂相光柵區的相位差，在各自同一半徑方向內圓周上的裂相光柵區對外圓周上的裂相光柵區為90°或為270°。由於採用這種排列方式，可以有效地消除光柵載體的缺陷、光柵製作缺陷、發生零線信號時零線散射光對光柵信號的幹擾和其它幹擾，以提高光柵編碼器的精度和拓寬頻帶。
文檔編號G02B5/18GK2660553SQ200320120399
公開日2004年12月1日 申請日期2003年12月11日 優先權日2003年12月11日
發明者夏立新 申請人:夏立新