光柵柵距實時在線全自動測量方法及裝置的製作方法

2023-12-09 17:42:31

專利名稱：光柵柵距實時在線全自動測量方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明專利主要涉及ー種光柵柵距實時在線全自動測量方法及裝置。
背景技術：
光柵柵距目前的測量方法
光柵位移測量是以光柵柵距為測量基準，光柵的累積刻線誤差被引入到測量誤差中，量程越長誤差越大，因此必須要修正該誤差，特別是光柵位移的大量程納米級測量，需要在光柵傳感器全程範圍內對每ー個點進行逐點誤差補償，所以必須測量出每個柵距值。
目前的測量方法可分為直接測量法和間接測量法，直接測量法主要是藉助相關的儀器直接確定光柵參數；而間接測量法是先得到相關儀器的測量量，通過對測量量進行公式計算或者數據反演再得到光柵參數。直接測量法一般包括微型探針法、原子力顯微鏡(Atomic Force Microscopy, AFM)測量法和掃描電子顯微鏡(Scanning ElectronMicroscopy, SEM)測量法等。其中探針法屬於接觸式測量，AFM測量法分為接觸模式、非接觸模式、點拍模式和側向カ模式；SEM測量法屬於非接觸式測量。間接測量法包括雷射衍射(Laser Diffraction, LD)測量法、散射測量術(Scatterometry)、分光計測量法、透射光譜測量法、衍射能量比測量法等。隨著光柵製造技術的不斷進步，光柵結構越來越複雜，刻線越來越密，這也對光柵參數測量精度要求越來越高。同時隨著光柵精密位移測量向著大量程、納米級的發展，對光柵柵距的測量與修正更為緊迫，但是目前的測量方法還不能實現在線實時自動測量。綜上所述，目前的光柵柵距常數測量是離線的、非實時的，測量繁瑣成本高，量程有限。

發明內容
發明目的本發明提供一種光柵柵距實時在線快速準確的測量方法及裝置，其目的是解決目前的光柵柵距測量中所存在的不能在線測量、不能實時測量、測量繁瑣、成本高、量程有限、誤差較大和實用性差的問題。技術方案本發明專利是通過以下技術方案來實現的
一種光柵柵距實時在線全自動測量方法，其特徵在於在光柵傳感器運動過程中在線實時的自動測量光柵柵距常數，可實現柵距的反覆測量，並且保存每個柵距的準確值，為位移測量的累積誤差修正提供準確的數據依據，該方法的步驟如下
①、速度的測量光柵傳感器內置的光電轉換器將光信號轉換成電信號，光電轉換器均勻分布在ー個莫爾條紋周期內，相互位置固定不變，一般傳感器內置四個光電轉換器，設兩個光電轉換器之間的距離為ム在測量過程中，由自動精密工作檯帶動光柵傳感器運動，在運行過程中光柵傳感器輸出四路莫爾條紋信號，利用高精度同歩數據採集系統採集該四路信號，並對任意兩路信號進行相關，基於相關原理測量兩路信號的時間延時即渡越時間Γ，再通過距離/與渡越時間r之比得到光柵傳感器的運行速度，計算如下渡越時間T的計算
權利要求
1.一種光柵柵距實時在線全自動測量方法，其特徵在於在光柵傳感器運動過程中在線實時的自動測量光柵柵距常數，可實現柵距的反覆測量，並且保存每個柵距的準確值，為位移測量的累積誤差修正提供準確的數據依據，該方法的步驟如下 ①、速度的測量光柵傳感器內置的光電轉換器將光信號轉換成電信號，光電轉換器均勻分布在ー個莫爾條紋周期內，相互位置固定不變，一般傳感器內置四個光電轉換器，設兩個光電轉換器之間的距離為ム在測量過程中，由自動精密工作檯帶動光柵傳感器運動，在運行過程中光柵傳感器輸出四路莫爾條紋信號，利用高精度同歩數據採集系統採集該四路信號，並對任意兩路信號進行相關，基於相關原理測量兩路信號的時間延時即渡越時間Γ，再通過距離7與渡越時間r之比得到光柵傳感器的運行速度，計算如下 渡越時間《■的計算
2.ー種實施權利要求I所述的光柵柵距實時在線全自動測量方法的光柵柵距實時在線測量裝置，其特徵在幹該裝置主要包括精密工作檯(I)、電機(2)和控制器(4);光柵傳感器安裝在精密工作檯(I)上，光柵傳感器通過數據採集系統(5)連接至控制器(4)，控制器(4 )通過驅動器(3 )連接至電機(2 )，電機(2 )連接至精密工作檯(I)。
3.根據權利要求2所述的光柵柵距實時在線測量裝置，其特徵在於該裝置還包括顯示単元和設置參數単元，顯示單元和設置參數單元連接至控制器(4)。
4.根據權利要求2或3所述的光柵柵距實時在線測量裝置，其特徵在於光柵傳感器包括標尺光柵和指示光柵，標尺光柵設置在精密工作檯上，指示光柵設置在標尺光柵上。
5.根據權利要求4所述的光柵柵距實時在線測量裝置其特徵在於控制器(4)內設置有時間T處理單元、柵距處理單元、速度處理單元、存儲單元和電機控制単元；時間T處理單元和速度處理單元連接數據採集系統(5)，時間T處理單元連接至柵距處理單元，柵距處理単元一方面連接至顯示單元，另ー方面連接至存儲單元；速度處理單元分別連接至柵距處理單元和電機控制単元，電機控制単元一方面連接設置參數單元，另ー方面連接至驅動器。
全文摘要
本發明提供了一種光柵柵距實時在線全自動測量方法和裝置，在測量過程中，高速高精度同步數據採集系統同時採集光柵輸出的四路莫爾條紋信號，由任意兩路信號之間的距離和渡越時間獲得傳感器的運行速度。柵距的周期時間測量是首先準確識別光柵輸出的周期性莫爾條紋信號的兩個相鄰峰值點，然後測量兩個峰值點之間的時間。通過時間與速度乘積獲得每個柵距值。該發明能夠測量出每個柵距的準確值，具有速度快、實時在線、準確性高、重複性好、實用性強、全自動等特點，為光柵位移精密測控中每個柵距累積誤差修正提供準確依據，可應用在大量程位移精密測控、光柵傳感器質量檢測和其它柵距常數測量領域。
文檔編號G01B11/02GK102679898SQ20121017845
公開日2012年9月19日 申請日期2012年6月1日 優先權日2012年6月1日
發明者常麗 申請人:瀋陽工業大學