专利名称：大量程自动化光栅数显卡卷尺的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及长度精密测量技术。
已有的基于莫尔条纹技术的光栅卡尺测长技术，其测量精度可达0.05mm甚至更高，而激光测距仪，超声测距仪等，其测量精度有的还达不到0.05mm，且造价昂贵。
光栅卡尺的关键部件是直线光栅编码器，其工作原理如
图1所示，是由参考光栅、标尺光栅、接收元件、照明器、信号处理等组成的，其标尺光栅是反射式光栅，也就是经过每毫米数条线刻划的可卷缩刚性标尺。与标尺光栅成一很小角度的参考光栅是透射式光栅。当标尺光栅以一定速度运动时，在接收元件前面形成与光栅运动方向垂直的莫尔条纹；当标尺光栅左右运动时，莫尔条纹作上下移动，两只接收元件间距为1/4莫尔条纹间距，得到两路相位差90°的正弦亮度信号，经处理后，输出A、B两路相位差为90°的等幅方波信号，如附图2所示。
但在实际应用时，卡尺标尺光栅的平直度会影响测量的精度，因此在使用过程中需要人工干预对标尺光栅施加一定的牵引力。
总之，目前已有的光栅卡尺不仅不能直接用于自动化测控系统，而且测程只能达到3M左右。
本实用新型的目的是，提供一种光栅卡尺量程可达20M的，可直接用于自动化测控系统的自动化光栅数显卡卷尺。
本实用新型是把用不锈钢材料制作的光栅数显卡尺的标尺光栅加长到20M，制作成卡卷尺，使力距电机工作在堵转状态，作为保持标尺光栅平直的施力元件；光栅编码器的输出信号同时作为距离计数信号和调整力矩电机电枢电流的反馈信号，在测量过程中，施加到标尺光栅的牵引力自动稳定在10牛顿左右。
以下结合附图对本实用新型作详细说明附图3是本实用新型的结构图，图中1、光栅编码器；2.标尺光栅；3、力矩电机电枢；4、电机转轴；5、外壳；6、电源；7、脉冲判向及电压/频率转换电路；8、计数器及距离显示。
本实用新型的结构如附图3所示外壳(5)内卷放的标尺光栅(2)的一端与电机转轴(4)刚性联接，另一端穿过与外壳(5)连接的光栅编码器(1)与工件连接，在外壳(5)的下部是力矩电机电枢(3)，力矩电机电枢(3)与电源(6)电连接，电源(6)接脉冲判向及电压/频率转换电路(7)，再接计数器及距离显示(8)；光栅编码器(1)与脉冲判向及电压/频率转换电路(7)以及计数器及距离显示(8)电连接。
本实用新型使用时，将标尺光栅外端固定在运动工件上，由工件拖动其伸缩，工件运动的快慢，也就是尺子拉开的快慢，由光栅编码器传送到脉冲判向电压/频率转换电路转换成相应的电压。再传至电源，使电源输出不同的电流来控制力矩电机电枢电流，从而保证标尺光栅始终被施加10牛顿的张紧力。标尺光栅经过光栅编码器，光栅编码器的输出信号经过处理后，既作为距离计数器的计数脉冲，又作为反馈信号，实现对力矩电机电枢电流的随动调节。
本实用新型的数字显示还可以通过接口与计算机联接，这样可以将测出的长度输进计算机。
本实用新型在0～20m测量范围内，测量精度≤0.1mm。本实用新型测量数据精确，价格低廉，不仅可用于数控机床，以及自动化生产车间，更可广泛应用于需要一定测量精度的系统设计中。
权利要求1.一种大量程自动化光栅数显卡卷尺，是由标尺光栅等组成的，其特征在于，在外壳内卷放的标尺光栅的一端与电机转轴刚性联接，另一端穿过与外壳连接的光栅编码器；在外壳的下部是力矩电机电枢；力矩电机电枢与电源电连接，电源还接脉冲判向及电压/频率转换电路，再接计数器及距离显示；光栅编码器与脉冲判向及电压/频率转换电路以及计数器及距离显示电连接。
2.如权利要求1所述的卡卷尺，其特征在于，数字显示还可通过接口与计算机联接。
3.如权利要求1所述的卡卷尺，其特征在于，所述标尺光栅大于20M。
专利摘要本实用新型的大量程自动化光栅数显卡卷尺,其标尺光栅一端与工作在堵转状态的力矩电机主传动轴联接,另一端与工件联接并由工件拖动其伸缩,光栅编码器的输出信号经处理后,既作为距离计数器的计数脉冲,又作为反馈信号,实现了对力矩电机电枢电流的随动调节。本实用新型在0～20m测量范围内、测量精度≤±0.1mm,可广泛应用于自控机床自动化生产车间,及需要一定测量精度的系统设计中。
文档编号G01B11/02GK2287294SQ9624303
公开日1998年8月5日 申请日期1996年11月1日 优先权日1996年11月1日
发明者刘建国, 魏庆农, 谢品华, 郑小兵 申请人:中国科学院安徽光学精密机械研究所