一種等權(quán)定相指標(biāo)光柵的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種指標(biāo)光柵，尤其是一種定相指標(biāo)光柵，具體的說(shuō)是一種等權(quán)定相指標(biāo)光棚.。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床、程控電梯和高速火車等設(shè)備中，都要求有寬范圍的工作溫度、寬范圍的調(diào)速空間、寬范圍的運(yùn)動(dòng)精度，以及精確的定位，因而大都采用圓光柵編碼器來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)件的位置進(jìn)行顯示，并通過程序反饋。作為圓光柵編碼器的重要部件一一指標(biāo)光柵，可以起到獲取圓光柵信號(hào)的閘門作用。由其所產(chǎn)生的信號(hào)組之間的相位，是圓光柵編碼器動(dòng)態(tài)精度重要指標(biāo)之一。通常的配置電路部分無(wú)法控制信號(hào)組之間的相位，且該相位又跟編碼器構(gòu)成件的材料、運(yùn)動(dòng)件的速度、運(yùn)動(dòng)件的精度和圓光柵編碼器的工作環(huán)境溫度范圍有關(guān)。由于當(dāng)前的編碼器普遍使用金屬載體，在環(huán)境溫度發(fā)生較大變化時(shí)，容易產(chǎn)生形變，使安裝在其上的指標(biāo)光柵的位置發(fā)生變化，由此造成信號(hào)相位不準(zhǔn)，影響控制精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)當(dāng)前圓光柵編碼器在使用過程中容易受到環(huán)境溫度變化的影響，導(dǎo)致信號(hào)相位不準(zhǔn)的問題，提供一種等權(quán)定相指標(biāo)光柵，可以有效克服環(huán)境溫度變化帶來(lái)的影響，確保信號(hào)相位的準(zhǔn)確和穩(wěn)定。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種等權(quán)定相指標(biāo)光柵，包括本體。所述本體上設(shè)有坐標(biāo)零線區(qū)，以及處于其下方的A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)，所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)同處于第一圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)同處于第二圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述第一圓弧的半徑大于第二圓弧，且該兩圓弧同心；所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角，與B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角大小相等，相位相反。
[0005]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)和B光柵區(qū)呈斜向?qū)欠植?，A負(fù)光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)呈斜向?qū)欠植肌?br>[0006]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)均包括間隔分布的透光元素和不透光元素，且每個(gè)透光元素和不透光元素均為等邊長(zhǎng)和等圓弧角的扇形。
[0007]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線相交于一點(diǎn)。
[0008]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)的透光元素和不透光元素的數(shù)量與A負(fù)光柵區(qū)的相等，但相位相反；所述B光柵區(qū)的透光元素和不透光元素的數(shù)量與B負(fù)光柵區(qū)的相等，但相位相反。
[0009]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)分別相對(duì)于B負(fù)光柵區(qū)和B光柵區(qū)向同一方向偏移四分之一柵節(jié)。
[0010]進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角，以及B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角均為光柵柵節(jié)的整數(shù)加上八分之一的柵節(jié)。
[0011]進(jìn)一步的，所述本體上還設(shè)有其他工作區(qū)。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明設(shè)計(jì)嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，應(yīng)用等權(quán)的方法，實(shí)現(xiàn)圓光柵編碼器的信號(hào)相位穩(wěn)定，大大提高了圓光柵編碼器抗干擾的能力，提高了圓光柵編碼器的運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]其中:1 一坐標(biāo)零線區(qū)；2—A光棚.區(qū)；3—A負(fù)光棚.區(qū)；4一B負(fù)光棚.區(qū)；5—B光棚.區(qū)；6一其它工作區(qū)；7—本體；8—幾何點(diǎn)；9一A光棚.區(qū)中心線；10—B負(fù)光棚.區(qū)中心線；11一坐標(biāo)零線區(qū)中心線；12—B光柵區(qū)中心線；13—A負(fù)光柵區(qū)中心線。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0016]如圖1所示。
[0017]—種等權(quán)定相指標(biāo)光柵，包括本體7。該本體7為蒸鍍了不透光的金屬膜的透明玻璃體，并通過光刻方法，將部分金屬膜去除，形成透光性能良好的透光元素，其他未去除金屬膜部分則成為不透光元素。所述本體7上設(shè)有坐標(biāo)零線區(qū)1，為扇形透光元素，其圓心位于幾何點(diǎn)8處。在該坐標(biāo)零線區(qū)1的下方設(shè)有A光柵區(qū)2、A負(fù)光柵區(qū)3、B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4。所述A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3同處于第一圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線11的兩邊。所述B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4同處于第二圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線11的兩邊。所述第一圓弧的半徑大于第二圓弧，且該兩圓弧同心于幾何點(diǎn)8，使包括A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3的A區(qū)柵線與包括B負(fù)光柵區(qū)4和B光柵區(qū)5的B區(qū)柵線相分離。所述A光柵區(qū)2和B光柵區(qū)5呈斜向?qū)欠植?，A負(fù)光柵區(qū)3和B負(fù)光柵區(qū)4呈斜向?qū)欠植?。所述A光柵區(qū)中心線9、A負(fù)光柵區(qū)中心線13、B光柵區(qū)中心線12和B負(fù)光柵區(qū)中心線10與坐標(biāo)零線區(qū)中心線11匯聚相交于幾何點(diǎn)8。所述A光柵區(qū)2、A負(fù)光柵區(qū)3、B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4均包括間隔分布的透光元素和不透光元素，且每個(gè)透光元素和不透光元素均為等邊長(zhǎng)和等圓弧角的扇形，即每個(gè)扇形的豎邊邊長(zhǎng)相等，圓弧角度也相等，并都匯聚于幾何點(diǎn)8。而且，所述A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3的透光元素和不透光元素的數(shù)量相等，但相位相反。同樣，所述B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4的透光元素和不透光元素的數(shù)量相等，但相位相反。進(jìn)一步的，所述A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3分別相對(duì)于B負(fù)光柵區(qū)4和B光柵區(qū)5向同一方向偏移四分之一柵節(jié)，并使所述A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線11偏開的角度是光柵柵節(jié)的整數(shù)加上八分之一柵節(jié)。同時(shí)，使B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4的中心線跟坐標(biāo)零線區(qū)中心線11偏開的角度也是光柵柵節(jié)的整數(shù)加上八分之一的柵節(jié)，且該兩角度的數(shù)學(xué)符號(hào)相反。從而，可在隨后的信號(hào)采集和數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)，將上述兩角度正負(fù)抵消，實(shí)現(xiàn)等權(quán)。所述本體7上還設(shè)有其他工作區(qū)6，刻制了其他的透光元素和不透光元素，以配合實(shí)現(xiàn)指標(biāo)光柵的功能。本發(fā)明在刻制光柵時(shí)，可使A光柵區(qū)2和A負(fù)光柵區(qū)3的柵線上沿與配套的圓光柵外沿相齊平，并使B光柵區(qū)5和B負(fù)光柵區(qū)4的柵線下沿與圓光柵內(nèi)沿相齊平。而A區(qū)柵線與B區(qū)柵線之間的距離，則根據(jù)安裝空間而定，以使對(duì)應(yīng)的光電器件相互不碰到為準(zhǔn)。
[0018]使用時(shí)，本發(fā)明指標(biāo)光柵與圓光柵及信號(hào)電路等共同構(gòu)成圓光柵編碼器，并使指標(biāo)光柵上的幾何點(diǎn)與園光柵的圓心重合。由于圓光柵的載體是玻璃，而指標(biāo)光柵通常是安裝在金屬載體上，且該兩種載體的線脹系數(shù)不同:一般是玻璃小，金屬大，因而當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)指標(biāo)光柵相對(duì)圓光柵作徑向移動(dòng)的現(xiàn)象。例如，當(dāng)指標(biāo)光柵外移時(shí)，A光柵區(qū)中心與圓光柵的圓心的連線和坐標(biāo)零線區(qū)的中心線的夾角就會(huì)變小。同樣的，A負(fù)光柵區(qū)中心與圓光柵的圓心的連線和坐標(biāo)零線區(qū)的中心線的夾角也會(huì)變小。而且，該兩個(gè)夾角變小的量相同，但在空間上是反相的。由于本發(fā)明指標(biāo)光柵是等權(quán)的，因而當(dāng)由A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)獲得的信號(hào)經(jīng)過電子合成后，可以相互抵消上述的變化量，使最終的A區(qū)信號(hào)與坐標(biāo)零線區(qū)的信號(hào)之間的相位角保持不變，使定相得以實(shí)現(xiàn)。同理，也可實(shí)現(xiàn)B區(qū)信號(hào)與坐標(biāo)零線區(qū)的信號(hào)之間的相位角保持不變，實(shí)現(xiàn)定相。由于坐標(biāo)零線區(qū)的信號(hào)是唯一的，因此，A區(qū)信號(hào)和B區(qū)信號(hào)之間的相位也就定相了，使編碼器不受環(huán)境溫度變化以及制作編碼器載體材料等諸多因素的影響，提1?運(yùn)彳T精度和穩(wěn)定性D
[0019]本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種等權(quán)定相指標(biāo)光柵，包括本體，其特征是所述本體上設(shè)有坐標(biāo)零線區(qū)，以及處于其下方的A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)，所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)同處于第一圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)同處于第二圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述第一圓弧的半徑大于第二圓弧，且該兩圓弧同心；所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角，與B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角大小相等，相位相反。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)和B光柵區(qū)呈斜向?qū)欠植?，A負(fù)光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)呈斜向?qū)欠植肌?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)均包括間隔分布的透光元素和不透光元素，且每個(gè)透光元素和不透光元素均為等邊長(zhǎng)和等圓弧角的扇形。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線相交于一點(diǎn)。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)的透光元素和不透光元素的數(shù)量與A負(fù)光柵區(qū)的相等，但相位相反；所述B光柵區(qū)的透光元素和不透光元素的數(shù)量與B負(fù)光柵區(qū)的相等，但相位相反。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)分別相對(duì)于B負(fù)光柵區(qū)和B光柵區(qū)向同一方向偏移四分之一柵節(jié)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角，以及B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角均為光柵柵節(jié)的整數(shù)加上八分之一的柵節(jié)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等權(quán)定相指標(biāo)光柵，其特征是所述本體上還設(shè)有其他工作區(qū)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種等權(quán)定相指標(biāo)光柵，包括本體。所述本體上設(shè)有坐標(biāo)零線區(qū)，以及處于其下方的A光柵區(qū)、A負(fù)光柵區(qū)、B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)，所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)同處于第一圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)同處于第二圓弧上，且分布于坐標(biāo)零線區(qū)中心線的兩邊；所述第一圓弧的半徑大于第二圓弧，且該兩圓弧同心；所述A光柵區(qū)和A負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角，與B光柵區(qū)和B負(fù)光柵區(qū)的中心線與坐標(biāo)零線區(qū)中心線之間的夾角大小相等，相位相反。本發(fā)明設(shè)計(jì)嚴(yán)格，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作穩(wěn)定，應(yīng)用等權(quán)的方法，使圓光柵編碼器的信號(hào)相位穩(wěn)定，大大提高了圓光柵編碼器抗干擾的能力和運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。
【IPC分類】G01D5/32, G02B5/18
【公開號(hào)】CN105372736
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510984711
【發(fā)明人】夏立新, 董敏
【申請(qǐng)人】夏立新
【公開日】2016年3月2日
【申請(qǐng)日】2015年12月25日