一种高精密光栅尺快速测量装置及其方法与流程

1.本发明涉及光栅尺技术领域，尤其涉及一种高精密光栅尺快速测量装置及其方法。


背景技术：

2.光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测，其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点，例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。
3.通过光栅尺来读取位置信息时，读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响，导致读取精度较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种高精密光栅尺快速测量装置及其方法，以解决读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响而导致读取精度较低的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种高精密光栅尺快速测量装置，包括标尺光栅、光栅读数头、水平度调整组件和温控组件，所述水平度调整组件包括底部安装板、活动安装板、多个螺栓和多个螺帽，所述底部安装板与机床固定部位固定连接，所述底部安装板的各个顶角处均设置有通孔，多个所述螺帽分别与所述底部安装板转动连接，多个所述螺帽分别位于各个所述通孔的下方，多个所述螺栓分别与所述活动安装板铰接，并间隔设置在所述活动安装板的各个底角处，多个所述螺栓分别穿过各个所述通孔与多个所述螺帽螺纹连接，所述光栅读数头设置在所述活动安装板的上方，所述标尺光栅与机床活动部位固定连接，所述标尺光栅与所述光栅读数头电性连接；
6.所述温控组件包括安装套、伸缩气缸、安装架和恒温器，所述安装套与所述活动安装板拆卸连接，所述安装套位于所述光栅读数头的外部，所述伸缩气缸固定安装在所述安装套的内部，所述安装架与所述伸缩气缸的输出端固定连接，所述恒温器固定设置在所述安装架的内部。
7.将所述底部安装板固定在机床固定部位后，可通过转动所述螺帽从而调整各个所述螺栓相对于所述底部安装板的上下位置，从而调整所述活动安装板的各个顶角处的高度，以对所述活动安装板的水平度进行调整，以使安装在所述活动安装板上方的所述光栅读数头的水平度达到测量要求，从而防止水平度对读取精度造成影响，将所述安装套与所述活动安装板进行连接后，所述安装套与所述活动安装板形成一个密闭腔体，所述伸缩气缸能够带动所述安装架在密闭腔体的内部来回进行移动，所述恒温器随着所述安装架来回在密闭腔体的内部进行移动，所述恒温器对密闭腔体的内部进行实时监测，当检测到密闭腔体内部温度与所需温度不符时，所述恒温器运行以保证密闭腔体内部保持在所需温度，
从而保证密闭腔体内部温度的一致性，从而解决温度对所述光栅读数头的影响，以解决读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响而导致读取精度较低的问题。
8.其中，所述高精密光栅尺快速测量装置还包括防护板，所述防护板呈锥形设置，所述防护板设置在所述安装套的上方。
9.所述防护板设置在所述安装套的顶部，以对所述安装套进行保护
10.其中，所述安装套的底部设置有定位片，所述活动安装板具有与所述定位片相适配的定位槽，对所述安装套和所述活动安装板进行连接后，所述定位片位于所述定位槽的内部。
11.在安装所述安装套时，将所述定位片对所述定位槽插入，以对所述安装套进行定位，从而方便将所述安装套安装在所述活动安装板上。
12.其中，所述定位片的内部设置有连接结构，所述连接结构包括第一弹簧和活动连接架，所述活动连接架呈u形设置，所述定位槽的侧面设置有连接口，所述第一弹簧的两端分别与所述定位片和所述活动连接架固定连接，所述活动连接架与所述定位片滑动连接，对所述安装套和所述活动安装板进行连接后，所述活动连接架的一端位于所述连接口的内部。
13.将所述安装套安装好后，所述活动连接架受到所述第一弹簧的抵持，使得所述活动连接架的一端进入所述连接口的内部进行卡持，从而将所述定位片固定在所述定位槽的内部，以将所述安装套与所述活动安装板进行固定。
14.其中，所述高精密光栅尺快速测量装置还包括观测窗，所述安装套的侧面具有开口，所述观测窗与所述安装套固定连接，所述观测窗位于所述开口的内部。
15.所述安装套的侧面设置有所述观测窗，以便于工作人员透过所述观测窗观察所述安装套内部的所述光栅读数头，从而进行读取位置信息。
16.本发明还提供一种用于上述所述的高精密光栅尺快速测量装置的测量方法，具体包括以下步骤：
17.将所述底部安装板与机床固定部位进行固定，转动各个所述螺帽，从而调整各个所述螺栓相对于所述底部安装板的上下位置，从而调整所述活动安装板的水平度，以使所述活动安装板的水平度达到测量要求；
18.所述伸缩气缸运行带动所述恒温器在所述安装套的内部往复运动，所述恒温器对所述安装套的内部温度进行实时监测，从而保证所述安装套内部温度的一致性；
19.所述标尺光栅随着机床活动部位进行移动，工作人员通过所述光栅读数头读取位置信息。
20.本发明的一种高精密光栅尺快速测量装置及其方法，通过转动所述螺帽从而调整各个所述螺栓相对于所述底部安装板的上下位置，从而调整所述活动安装板的各个顶角处的高度，以对所述活动安装板的水平度进行调整，以使安装在所述活动安装板上方的所述光栅读数头的水平度达到测量要求，从而防止水平度对读取精度造成影响，所述恒温器随着所述安装架来回在密闭腔体的内部进行移动，所述恒温器对密闭腔体的内部进行实时监测，当检测到密闭腔体内部温度与所需温度不符时，所述恒温器运行以保证密闭腔体内部保持在所需温度，从而保证密闭腔体内部温度的一致性，从而解决温度对所述光栅读数头的影响，以解决读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响而导致读取精度较低的
问题。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本发明提供的一种高精密光栅尺快速测量装置的结构示意图。
23.图2是本发明提供的一种高精密光栅尺快速测量装置的俯视图。
24.图3是本发明提供的图2中a-a处的剖视图。
25.图4是本发明提供的图2中b-b处的剖视图。
26.图5是本发明提供的图3中c处的局部放大图。
27.图6是本发明提供的图3中d处的局部放大图。
28.图7是本发明提供的一种用于高精密光栅尺快速测量装置的测量方法的流程图。
29.1-标尺光栅、2-光栅读数头、3-水平度调整组件、31-底部安装板、311-通孔、32-活动安装板、321-定位槽、322-连接口、33-螺栓、34-螺帽、4-温控组件、41-安装套、411-定位片、412-开口、42-伸缩气缸、43-安装架、44-恒温器、5-防护板、6-连接结构、61-第一弹簧、62-活动连接架、7-观测窗、8-固定板、9-减震组件、91-减震器、92-减震弹簧、10-缓冲器、101-上缓冲节、102-下缓冲节、103-第二弹簧。
具体实施方式
30.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
31.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.请参阅图1至图6，本发明提供一种高精密光栅尺快速测量装置，包括标尺光栅1、光栅读数头2、水平度调整组件3和温控组件4，所述水平度调整组件3包括底部安装板31、活动安装板32、多个螺栓33和多个螺帽34，所述底部安装板31与机床固定部位固定连接，所述底部安装板31的各个顶角处均设置有通孔311，多个所述螺帽34分别与所述底部安装板31转动连接，多个所述螺帽34分别位于各个所述通孔311的下方，多个所述螺栓33分别与所述活动安装板32铰接，并间隔设置在所述活动安装板32的各个底角处，多个所述螺栓33分别穿过各个所述通孔311与多个所述螺帽34螺纹连接，所述光栅读数头2设置在所述活动安装板32的上方，所述标尺光栅1与机床活动部位固定连接，所述标尺光栅1与所述光栅读数头2电性连接；
33.所述温控组件4包括安装套41、伸缩气缸42、安装架43和恒温器44，所述安装套41
与所述活动安装板32拆卸连接，所述安装套41位于所述光栅读数头2的外部，所述伸缩气缸42固定安装在所述安装套41的内部，所述安装架43与所述伸缩气缸42的输出端固定连接，所述恒温器44固定设置在所述安装架43的内部。
34.在本实施方式中，所述底部安装板31用于与机床固定部位进行固定，所述底部安装板31的各个顶角处均设置有所述通孔311，所述通孔311的底部活动设置有所述螺帽34，所述螺帽34能够相对于所述底部安装板31进行转动，所述活动安装板32的底部铰接有多个与所述螺帽34相适配的所述螺栓33，所述螺栓33穿过所述通孔311与所述螺帽34螺纹连接，将所述底部安装板31固定在机床固定部位后，可通过转动所述螺帽34从而调整各个所述螺栓33相对于所述底部安装板31的上下位置，从而调整所述活动安装板32的各个顶角处的高度，以对所述活动安装板32的水平度进行调整，以使安装在所述活动安装板32上方的所述光栅读数头2的水平度达到测量要求，从而防止水平度对读取精度造成影响，所述安装套41能够与所述活动安装板32进行固定，将所述安装套41与所述活动安装板32进行连接后，所述安装套41与所述活动安装板32形成一个密闭腔体，所述光栅读数头2安装在密闭腔体内部，所述伸缩气缸42能够带动所述安装架43在密闭腔体的内部来回进行移动，所述恒温器44固定设置在所述安装架43的内部，使得所述恒温器44随着所述安装架43来回在密闭腔体的内部进行移动，所述恒温器44对密闭腔体的内部进行实时监测，当检测到密闭腔体内部温度与所需温度不符时，所述恒温器44运行以保证密闭腔体内部保持在所需温度，从而保证密闭腔体内部温度的一致性，从而解决温度对所述光栅读数头2的影响，以解决读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响而导致读取精度较低的问题。
35.进一步的，所述高精密光栅尺快速测量装置还包括防护板5，所述防护板5呈锥形设置，所述防护板5设置在所述安装套41的上方；
36.所述高精密光栅尺快速测量装置还包括缓冲器10，所述缓冲器10的上下两端分别与所述防护板5和所述安装套41固定连接；
37.所述缓冲器10包括上缓冲节101、下缓冲节102和第二弹簧103，所述下缓冲节102的底部与所述安装套41固定连接，所述上缓冲节101的顶部与所述防护板5固定连接，所述上缓冲节101与所述下缓冲节102滑动连接，所述上缓冲节101的底部位于所述下缓冲节102的内部，所述第二弹簧103的两端分别与所述上缓冲节101和所述下缓冲节102固定连接，且所述第二弹簧103位于所述下缓冲节102的内部。
38.在本实施方式中，所述防护板5设置在所述安装套41的顶部，以对所述安装套41进行保护，且所述防护板5呈锥形设置，使得落在所述防护板5上的碎屑或者杂物能够直接从所述防护板5上滑落，所述防护板5和所述安装套41之间设置有缓冲器10，所述上缓冲节101与所述防护板5固定，所述下缓冲节102与所述安装套41固定，所述上缓冲节101和所述下缓冲节102之间设置有所述第二弹簧103，当所述防护板5受到撞击时，所述上缓冲节101相对于所述下缓冲节102相下运动，从而压缩所述第二弹簧103，所述第二弹簧103被压缩而产生恢复力，以抵消部分冲击力，从而减轻撞击对所述安装套41的影响。
39.进一步的，所述安装套41的底部设置有定位片411，所述活动安装板32具有与所述定位片411相适配的定位槽321，对所述安装套41和所述活动安装板32进行连接后，所述定位片411位于所述定位槽321的内部；
40.所述定位片411的内部设置有连接结构6，所述连接结构6包括第一弹簧61和活动
连接架62，所述活动连接架62呈u形设置，所述定位槽321的侧面设置有连接口322，所述第一弹簧61的两端分别与所述定位片411和所述活动连接架62固定连接，所述活动连接架62与所述定位片411滑动连接，对所述安装套41和所述活动安装板32进行连接后，所述活动连接架62的一端位于所述连接口322的内部。
41.在本实施方式中，在安装所述安装套41时，将所述定位片411对所述定位槽321插入，以对所述安装套41进行定位，从而方便将所述安装套41安装在所述活动安装板32上，所述安装套41与所述活动安装板32通过所述连接结构6进行固定，将所述安装套41安装好后，所述活动连接架62受到所述第一弹簧61的抵持，使得所述活动连接架62的一端进入所述连接口322的内部进行卡持，从而将所述定位片411固定在所述定位槽321的内部，以将所述安装套41与所述活动安装板32进行固定，需要拆卸所述安装套41时，只需按压所述活动连接架62，使所述活动连接架62从所述连接口322中退出，便能够将所述安装套41与所述活动安装板32之间进行拆卸。
42.进一步的，所述高精密光栅尺快速测量装置还包括观测窗7，所述安装套41的侧面具有开口412，所述观测窗7与所述安装套41固定连接，所述观测窗7位于所述开口412的内部。
43.在本实施方式中，所述安装套41的侧面设置有所述观测窗7，以便于工作人员透过所述观测窗7观察所述安装套41内部的所述光栅读数头2，从而进行读取位置信息。
44.进一步的，所述高精密光栅尺快速测量装置还包括固定板8和多个减震组件9，多个所述减震组件9间隔设置在所述活动安装板32的内部，所述固定板8设置在所述活动安装板32的上方，所述光栅读数头2固定安装在所述固定板8的上方，所述减震组件9包括减震器91和减震弹簧92，所述减震器91的上下两端分别与所述固定板8和所述活动安装板32固定连接，所述减震弹簧92套设在所述减震器91的外部，且所述减震器91的上下两端分别与所述固定板8和所述活动安装板32固定连接。
45.在本实施方式中，所述固定板8用于固定所述光栅读数头2，由于机床运行时会产生振动，使得所述光栅读数头2产生轻微晃动，因此在所述固定板8的下方设置有多个所述减震组件9，所述减震弹簧92受到振动时上下晃动，所述减震弹簧92内侧的所述减震器91抑制所述减震弹簧92吸震后反弹时的震荡，从而减轻振动对所述光栅读数头2的影响。
46.请参阅图7，本发明还提供一种用于上述所述的高精密光栅尺快速测量装置的测量方法，具体包括以下步骤：
47.s1：将所述底部安装板31与机床固定部位进行固定，转动各个所述螺帽34，从而调整各个所述螺栓33相对于所述底部安装板31的上下位置，从而调整所述活动安装板32的水平度，以使所述活动安装板32的水平度达到测量要求；
48.s2：所述伸缩气缸42运行带动所述恒温器44在所述安装套41的内部往复运动，所述恒温器44对所述安装套41的内部温度进行实时监测，从而保证所述安装套41内部温度的一致性；
49.s3：所述标尺光栅1随着机床活动部位进行移动，工作人员通过所述光栅读数头2读取位置信息。
50.将所述底部安装板31与机床固定部位进行固定，转动各个所述螺帽34，从而调整各个所述螺栓33相对于所述底部安装板31的上下位置，从而调整所述活动安装板32的水平
度，以使所述活动安装板32的水平度达到测量要求，所述伸缩气缸42运行带动所述恒温器44在所述安装套41的内部往复运动，所述恒温器44对所述安装套41的内部温度进行实时监测，从而保证所述安装套41内部温度的一致性，所述标尺光栅1随着机床活动部位进行移动，工作人员通过所述光栅读数头2读取位置信息，以解决读取精度较易受光栅尺水平度以及外界温度的影响而导致读取精度较低的问题。
51.以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。