专利名称：高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及光栅编码器的圆光栅(以下称动光栅)和指标光栅(以下称静光栅)，特别是高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅。
背景技术：
光栅编码器是一种增量式测量角度、角速度和角加速度的传感器。有的场合，这种传感器还要在转动一周或转动某一特定角度时输出一个基准零线信号。公知取信号的办法是在组成这个光栅编码器的动光栅和静光栅的栅线区近邻光刻上一条宽为1个光栅栅距的光缝，当动静光栅上的光缝对准时，通过这对光缝的光就会出现一个光能量极限。如果动静光栅上的光缝都是透光的，其它区不透光，就有一个光能量峰值(本说明书以下均以此为例)；如果动光栅上的光缝不透光，其它区透光，静光栅的光缝透光，其它区不透光，则就有光能量谷值。这种光能量达到峰值或谷值的光照射到光电接收器上，就可以使光电接收器输出零线电信号。
这种一条光缝的基准零线只适用于光栅栅距较大的场合。当光栅栅距很小，小到只有1个光栅栅距宽的单光缝透过的光能量不能有效地驱动接收零线信号的光电接收器，不能使其输出有用的电信号时，就要考虑增加光缝来增加信号的光能量，就用多缝。在排列多条光缝的位置时，有时会把其中的若干个光缝拼合起来组成宽光缝，可以更有效，就形成多拼缝基准零线。多拼缝基准零线的每一条光缝和宽光缝都会通过光能量，当动静光栅上的多拼缝基准零线上的所有的光缝和宽光缝都对准时，通过多拼缝基准零线的光能量的集合达到光能量极限。这时光电接收器接收到的达到光能量极限的光就是光信号，光电接收器这时就输出有效的基准零线电信号。这个位置只有一个光栅栅距宽，仍然相当于单光缝输出信号的宽度。偏离这个位置时，个别的光缝和宽光缝对对准时通过的光能引起的光电接收器输出的电能为噪声。公知信号是有用的，噪声是有害的。光电接收器的电输出与动静光栅的零线组扫瞄时通过光缝对的光能量成正比，要获得高信噪比的电信号，就要求光栅设计者设计出高信噪比的基准零线，使得动静光栅处在基准零线信号位置时，信号光能量尽量高，偏离信号位置时，通过这对零线组的噪声光能量尽量低，也就是使这种不对称多拼缝基准零线的信噪比高。图1是现有的光栅编码器光栅基准零线方案示意图。图1中，2A是德国海登哈因(Heidenhain)公司的光栅的多拼缝基准零线方案，信噪比为2.71；2B是日本法纳克(Fanuc)公司的光栅的多拼缝基准零线方案，信噪比为2.67；2C是日本纳密控(Nemicon)公司的光栅的多缝基准零线方案，信噪比是3，但是只适用于栅线距较大的场合(光缝少)。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅，该光栅的基准零线信噪比大于3。
本实用新型的目的是通过以下措施来完成的高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅，其特征是它的基准零线方案由多条宽为1个光栅栅距的光缝和由宽为1个光栅栅距的光缝拼合成的宽光缝组成，光缝之间的间隔区和周边区的透光性与光缝的透光性相反，所述基准零线方案没有对称轴线。
栅线近邻的基准零线方案采用2A、2B、2C、2D或2E五种排列方式中的一种，其排列规律分别如下2A，S2W4W2W1W4W1T；2B，W1W3W2W4W5T；2C，W3W1W4W2S；2D，W1W4W2S；
2E，W1W2S；其中，W代表宽为一个光栅栅距的光缝，S代表宽为2个光栅栅距的宽光缝，T代表宽为3个光栅栅距的宽光缝，数字表示单位为1个光栅栅距的间隔区及其宽度。
本实用新型的优点使用本实用新型的光栅编码器精度高、频带宽、稳定可靠。
图1是现有的光栅编码器光栅基准零线方案示意图。
图2是本实用新型的高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅的基准零线方案示意图。
具体实施方式
以信号光能量为1，噪声光能量应为信号光能量的某一个分数或小数。本实用新型用多条宽度为一个光栅栅距的光缝加上由多条宽为1个光栅栅距的光缝拼合成的宽光缝，按一定规律排列(参见图2的2A、2B、2C、2D或2E)，使得通过基准零线的噪声光能量小于等于信号光能量的三分之一。也就是信噪比达到3以上(含3)。由于这些排列没有中间对称轴，故为不对称型。
图2中，光栅基准零线方案的组成元素光缝和宽光缝是由图1中区的涂黑线表示，A区示出光栅栅线区；2A区示出总宽为24个光栅栅距的由5条宽为1个光栅栅距的光缝、一条宽为2个光栅栅距的宽光缝(靠近“2A”标注端)和一条宽为3个光栅栅距的宽光缝组成的不对称多拼缝基准零线方案，信噪比为3.33；2B区示出总宽为23个光栅栅距的由5条宽为1个光栅栅距的光缝和一条宽为3个光栅栅距的宽光缝组成的不对称多拼缝基准零线方案，信噪比为4；2C区示出总宽为16个光栅栅距的由4条宽为1个光栅栅距的光缝和一条宽为2个光栅栅距的宽光缝组成的不对称多拼缝基准零线方案，信噪比为3；2D区示出总宽为12个光栅栅距的由3条宽为1个光栅栅距的光缝和一条宽为2个光栅栅距的宽光缝组成的不对称多拼缝基准零线方案，信噪比为5；2E区示出总宽为7个光栅栅距的由2条宽为1个光栅栅距的光缝和一条宽为2个光栅栅距的宽光缝组成的不对称多拼缝基准零线方案，信噪比为4。
权利要求1.高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅，其特征是它的基准零线方案由多条宽为1个光栅栅距的光缝和由宽为1个光栅栅距的光缝拼合成的宽光缝组成，光缝之间的间隔区和周边区的透光性与光缝的透光性相反，所述基准零线方案没有对称轴线。
2.根据权利要求1所述的高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅，其特征是栅线近邻的基准零线方案采用2A、2B、2C、2D或2E五种排列方式中的一种，其排列规律分别如下2A，S2W4W2W1W4W1T；2B，W1W3W2W4W5T；2C，W3W1W4W2S；2D，W1W4W2S；2E，W1W2S；其中，W代表宽为一个光栅栅距的光缝，S代表宽为2个光栅栅距的宽光缝，T代表宽为3个光栅栅距的宽光缝，数字表示单位为1个光栅栅距的间隔区及其宽度。
专利摘要本实用新型公开一种高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅，它的基准零线方案由多条宽为1个光栅栅距的光缝和由宽为1个光栅栅距的光缝拼合成的宽光缝组成，光缝之间的间隔区和周边区的透光性与光缝的透光性相反，所述基准零线方案没有对称轴线。这些排列中的任何一种的信噪比都大于或等于3，即高信噪比。使用这种高信噪比不对称多拼缝基准零线光栅的光栅编码器精度高、频带宽。
文档编号G02B5/18GK2650157SQ20032012040
公开日2004年10月20日 申请日期2003年11月5日 优先权日2003年11月5日
发明者夏立新 申请人:夏立新