高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵的製作方法
2023-07-25 05:53:51 2
專利名稱：高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及光柵編碼器的圓光柵(以下稱動光柵)和指標光柵(以下稱靜光柵)，特別是高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵。
背景技術：
光柵編碼器是一種增量式測量角度、角速度和角加速度的傳感器。有的場合，這種傳感器還要在轉動一周或轉動某一特定角度時輸出一個基準零線信號。公知取信號的辦法是在組成光柵編碼器的動光柵和靜光柵的柵線區近鄰光刻上一條寬為1個光柵柵距的光縫，當動靜光柵上的光縫對準時，通過這對光縫的光就會出現一個光能量極限。如果動靜光柵上的光縫都是透光的，其它區不透光，就會有一個光能量峰值(本說明書以下均以此為例)；如果動光柵上的光縫不透光，其它區透光，靜光柵的光縫透光，其它區不透光，則就有光能量谷值。這種光能量達到峰值或谷值的光照射到光電接收器上，就可以使光電接收器輸出零線電信號。
這種一條光縫的基準零線只適用於光柵柵距較大的場合。當光柵柵距很小，小到只有1個光柵柵距的單光縫透過的光能量不能有效地驅動接收零線信號的光電接收器，不能使其輸出有用的電信號時，就要考慮增加光縫來增加信號的光能量，就用多縫。在排列多條光縫的位置時，有時會把其中的若干個光縫拼合起來組成寬光縫，可以更有效，就形成多拼縫基準零線。多拼縫基準零線的每一條光縫和寬光縫都會通過光能量。當動靜光柵上的多拼縫基準零線上的所有的光縫和寬光縫都對準時，通過多拼縫基準零線的光能量的集合達到光能量極限。這時光電接收器接收到的達到光能量極限的光就是光信號，光電接收器這時就輸出有效的基準零線電信號。這個位置只有一個光柵柵距寬，仍然相當於單光縫輸出信號的寬度。偏離這個位置時，個別的光縫和寬光縫對準時通過的光能引起的光電接收器輸出的電能為噪聲。公知信號是有用的，噪聲是有害的。光電接收器的電輸出與動靜光柵的零線組掃瞄時通過光縫對的光能量成正比，要獲得高信噪比的電信號，就要求光柵設計者設計出高信噪比的基準零線，使得動靜光柵處在基準零線信號位置時，信號光能量儘量高，偏離信號位置時，通過這對零線組的噪聲光能量儘量低，也就是使這種對稱多拼縫基準零線的信噪比高。
圖1是現有的光柵編碼器的光柵基準零線方案示意圖。其中，2A是德國海登哈因(Heidenhain)公司的光柵的多拼縫基準零線方案，信噪比為2.71；2B是日本法納克(Fanuc)公司的多拼縫基準零線方案，信噪比為2.67；2C是日本納密控(Nemicon)公司的光柵的多縫基準零線方案，信噪比是3，但只適用於柵距較大的場合(光縫少)。
發明內容
本實用新型的目的提供一種高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，這些排列中的任何一種光柵的基準零線信噪比都大於或等於3，即高信噪比。
本實用新型的任務是通過以下措施來完成的高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，其特徵是它的基準零線方案由多條寬為1個光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區和周邊區的透光性與光縫的透光性相反，所述基準零線方案有一條對稱軸。
所述寬光縫均由2條寬為1個光柵柵距的光縫拼合成。
柵線近鄰的基準零線方案採用2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K壹拾壹種排列方式中的一種，其排列規律分別如下2A，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S18S15S14S9S6S4.5W3W2W1W；2B，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S15S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2C，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S15S9S6S4.5W3W2W1W；2D，W1W2W3W5W7W9.5S14S15S14S9.5W7W5W3W2W1W；2E，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2F，W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W；
2G，W1W2W3W5W6.5S9S14S9S6.5W5W3W2W1W；2H，W2W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W2W；2I，W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W；2J，W1W2W3W5W6.5S9S6.5W5W3W2W1W；2K，W1W2W3W4.5S6S4.5W3W2W1W；其中，W代表寬為1個光柵柵距的光縫，S代表寬為2個光柵柵距的寬光縫，數字表示單位為1個光柵柵距的間隔區及其寬度。
本實用新型的優點本實用新型高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵所列的壹拾壹種基準零線方案組合中的每一種排列，這些排列均有一條對稱軸。這些排列中的任何一種的信噪比都大於或等於3，即高信噪比。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是現有的光柵編碼器的光柵基準零線方案示意圖。
圖2是本實用新型高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵基準零線方案示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述以信號光能量為1，噪聲光能應為信號光能量的某一個分數或小數。本實用新型用多條寬度為1個光柵柵距的光縫加上由多條光縫拼合成的寬光縫，按一定規律排列(參見圖2的2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K)，使得通過基準零線的噪聲光能量小於等於信號光能的三分之一。也就是信噪比達到3以上(含3)。由於這些排列有中間對稱軸，故稱對稱型。
如圖2所示，本實用新型高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，A區示出光柵柵線區；2A區示出總寬為155個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和10條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為4；2B區示出總寬為124個光柵柵距的由10條寬為1個光柵柵距的光縫和8條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3.71；2C區示出總寬為118個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和8條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為4；2D區示出總寬為118個光柵柵距的由12條寬為1個光柵柵距的光縫和4條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為4；2E區示出總寬為91個光柵柵距的由10條寬為1個光柵柵距的光縫和6條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3.67；2F區示出總寬為85個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和6條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為4；2G區示出總寬為85個光柵柵距的由10條寬為1個光柵柵距的光縫和4條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為4.5；2H區示出總寬為64個光柵柵距的由10條寬為1個光柵柵距的光縫和4條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3；2I區示出總寬為58個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和4條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3.2；2J區示出總寬為58個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和2條寬為2個光柵柵距的寬光縫組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3.5；2K區示出總寬為39個光柵柵距的由8條寬為1個光柵柵距的光縫和2條寬為2個光柵柵距的寬光柵組成的對稱多拼縫基準零線方案，信噪比為3。
權利要求1.高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，其特徵是它的基準零線方案由多條寬為1個光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區和周邊區的透光性與光縫的透光性相反，所述基準零線方案有一條對稱軸。
2.根據權利要求1所述的高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，其特徵是所述寬光縫均由2條寬為1個光柵柵距的光縫拼合成。
3.根據權利要求1或2所述的高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，其特徵是柵線近鄰的基準零線方案採用2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I、2J或2K壹拾壹種排列方式中的一種，其排列規律分別如下2A，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S18S15S14S9S6S4.5W3W2W1W；2B，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S15S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2C，W1W2W3W4.5S6S9S14S15S15S9S6S4.5W3W2W1W；2D，W1W2W3W5W7W9.5S14S15S14S9.5W7W5W3W2W1W；2E，W2W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W2W；2F，W1W2W3W4.5S6S9S14S9S6S4.5W3W2W1W；2G，W1W2W3W5W6.5S9S14S9S6.5W5W3W2W1W；2H，W2W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W2W；2I，W1W2W3W4.5S6S9S6S4.5W3W2W1W；2J，W1W2W3W5W6.5S9S6.5W5W3W2W1W；2K，W1W2W3W4.5S6S4.5W3W2W1W；其中，W代表寬為1個光柵柵距的光縫，S代表寬為2個光柵柵距的寬光縫，數字表示單位為1個光柵柵距的間隔區及其寬度。
專利摘要本實用新型提供一種高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵，它的基準零線方案由多條寬為1個光柵柵距的光縫和多條寬光縫組成，光縫之間的間隔區和周邊區的透光性與光縫的透光性相反，所述基準零線方案有一條對稱軸。這些排列中的任何一種的信噪比都大於或等於3，即高信噪比。使用本實用新型高信噪比對稱多拼縫基準零線光柵的光柵編碼器精度高、頻帶寬。
文檔編號G02B5/18GK2650155SQ20032012040
公開日2004年10月20日 申請日期2003年11月5日 優先權日2003年11月5日
發明者夏立新 申請人:夏立新