光栅位移传感器单周期计量误差的装置及其测量方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107796310A(43)申请公布日2018.03.13(21)申请号201710402059.7(22)申请日2017.06.01(71)申请人常州秦宁迈超电子科技有限公司地址213000江苏省常州市西太湖科技产业园兰香路8号(72)发明人刘红忠史永胜尹磊雷彪(74)专利代理机构苏州广正知识产权代理有限公司32234代理人张利强(51)Int.Cl.G01B11/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图2页(54)发明名称光栅位移传感器单周期计量误差的装置及其测量方法(57)摘要本发明公开了一种光栅位移传感器单周期计量误差的装置及其测量方法，包括气浮平台、第一测量装置和第二测量装置，气浮平台上设有在气浮平台上往复运动的微动平台和运动平台，微动平台上固设有标尺光栅，运动平台上设有一个产生、接受和处理光信号的读数单元，读数单元接近标尺光栅，第一测量装置检测标尺光栅和气浮平台的位移，第二测量装置检测读数单元和气浮平台之间的位移。包括以下步骤：各分立元件的安装与放置，调整读数单元和标识光栅的位姿，传感器单周期误差的测量，传感器单周期误差的评价。通过上述方式，本发明光栅位移传感器单周期计量误差的装置及其测量方法，能够全面了解传感器的精度水平，并找出影响传感器精度的关键因素。CN107796310ACN107796310A权利要求书1/2页1.一种光栅位移传感器单周期计量误差的装置，其特征在于，包括气浮平台、第一测量装置和第二测量装置，所述气浮平台上设有在气浮平台上往复运动的微动平台和运动平台，所述微动平台上固设有标尺光栅，所述运动平台上设有一个产生、接受和处理光信号的读数单元，所述读数单元接近标尺光栅，所述第一测量装置检测标尺光栅和气浮平台的位移，所述第二测量装置检测读数单元和气浮平台之间的位移。2.根据权利要求1所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置，所述读数单元包括发光元件、光电转换元件和信号处理模块和指示光栅，所述指示光栅和标尺光栅重叠时产生莫尔条纹。3.根据权利要求2所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置，其特征在于，所述运动平台上设有四维光学调整台，所述读数单元安装于四维光学调整台的下端，所述四维光学调整台用于调整读数单元的位姿。4.根据权利要求2所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置，其特征在于，所述标尺光栅一端通过固定装置固定在微动平台上，其余部位套设于气浮平台的凹槽内，标尺光栅在凹槽内平移滑动。5.根据权利要求3所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置，其特征在于，所述标尺光栅和读数单元呈平行设置，两者间距为0.3-0.6mm。6.根据权利要求1-5任一所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置，其特征在于，还包括用于运算和存储的服务器以及触发各部件运动的触发装置。7.一种根据权利要求1所述的光栅位移传感器单周期计量误差的装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：a．各分立元件的安装与放置：将各部件组成安装；b．调整读数单元和标识光栅的位姿：触发装置触发运动平台运动，使其沿测量方向往复运动，同步触发读数单元，通过服务器同步采集并存储读数单元传出的相差90°的两路正弦信号的电压值序列{A}和{B}；一次往复运动后，停止记录，运用计算机处理信号{A}和{B}，评价与两路信号紧密相关的特征量，用以评价读数单元相对于标尺光栅是否处于正确的位置上；若特征量超过经验上的额定值，则要调整四维光学调整台以达到调整读数单元的位姿，并重复上述测量步骤，直到各个特征量均在额定范围内；c．传感器单周期误差的测量：运动平台相对于气浮平台在全行程范围内往复运动，在各单向运动中随机取k个点，这k个点将作为全行程范围内，光栅位移传感器单周期误差的测量采样点，对于其中的一个采样点m，运用服务器记录读数单元产生并经过处理的位移读数，并同步记录第一测量装置的读数（m=0,1,2,3,…2k），对于每一个采样点m，以该采样点作为起始点进行单周期误差的测量，首先用触发装置同步触发微动平台、第一测量装置（7）和服务器，令这三个系统同时开始工作，然后令微动平台沿测量方向上往复移动q次，每次的最大位移约为S2，使标尺光栅随之在测量方向上亦相对于读数单元往复运动q次，于此同时，服务器将同步记录q次往复运动下，读数单元产生并经过服务器处理的位移读数序列{}以及第一测量装置的位移读数序列{}；d．传感器单周期误差的评价：对于步骤c中的每一个采样点m（m=0，1，2，3，…2k），该点的单周期误差用下式计算：，对于整个光栅位移传感器的单周期误2CN107796310A权利要求书2/2页差，则用下式表示：。8.根据权利要求7所述的栅位移传感器单周期计量误差的测量装置的测量方法，其特征