光斑旋转编码器装置的制作方法

本技术是有关于一种光斑旋转编码器装置，尤其是指一种适用于需要精密角度定位机具上的编码器装置。

背景技术：

1、用于角度测量或定位的旋转编码器被广泛使用在各种机具之上，尤其是精密的测量场合均使用光学式的光栅旋转编码器作为测量设备的基础，观目前在角度测量或定位的旋转编码器而言，并没有价格低廉且十分精密的旋转编码器，因目前使用在机械旋转轴上的编码器主要使用磁性旋转编码器及光栅旋转编码器，而较高精度的旋转编码器仍以光栅旋转编码器为主，方式是将光栅刻在机械的柱状圆环或柱状顶部平面上，可以达到弧秒等级的分辨率及精度，但此等编码器制作不易，价格很高，而且装在机械的旋转轴上，还会因为装置上的装配不当产生误差而有所偏失，如果编码器还要再加上机器本身组装或制造的误差，那么所谓的精密测量就失去原本的意义，只能在编码器装在机器上后，再利用其他量测仪器去测试及校正补偿，才能完成加工机的制作，因此不但费时而且价格一直居高不下，是现有技术主要的缺点。

2、激光光斑运用在测量方面，最早大约在2003年美国专利为us 6642506b1提供利用此光斑的技术开始，较著名是于2008年在中国专利cn 101751148b等专利的发表，均有提及有关利用光斑影像作为物体一维位移量的测量方法，但在实际运用时，却只在直线的设计，至于角度的量测则仍有很多技术上的问题有待解决：主要在圆轴上设置光斑较为费时及复杂，另外机具的旋转平台在制造上也有误差，这些误差都会反应在光斑实际位置的准确性，是光斑旋转编码器无法普及的主要因素之一。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是在于提供一种光斑旋转编码器装置。

2、本实用新型提供一种光斑旋转编码器装置，至少包含有：一具有粗糙平面的旋转平台，该旋转平台的中心被一机械基座上的转轴所传动而旋转，以供激光照射获取光斑；一光斑测头，内部设置一激光光源，以一斜角度射出光线于该旋转平台形成光斑，并使该形成光斑的光线再被反射至另一角度，而该角度上设有一镜头及影像传感器组，该反射的光线并被该镜头及影像传感器组所接收，并连接一具有影像分析功能的计算机以进行后续处理；且该光斑测头置于该旋转平台的上平面、下平面、外环侧面的其中之一处的前方，以进行激光投射而形成光斑；四个短距测高仪，分别固定设在光斑测头的四个角落，且该短距测高仪能够分别自其端部测得与旋转平台间的距离，且令该四个短距测高仪的端部以俯视观之，构成一个正四方形，而光斑测头所射出的光线打在旋转平台所形成的光斑，恰位于该四个短距测高仪端部所构成的正方形中央；据此，使该光斑测头在该旋转平台的旋动中，留下光斑的轨迹定位，以进行角度的旋转编码测量。

3、其中，该光斑测头的光源及镜头及影像传感器组的轴线延伸通过旋转平台的旋转中心。

4、其中，该旋转平台与该机械基座上的转轴为活动式的组装。

5、其中，该旋转平台配合该转轴形成为平板状、管状、柱状结构的其中之一。

6、本实用新型还提供一种光斑旋转编码器装置，至少包含有：一具有粗糙平面的旋转平台，该旋转平台的中心被一机械基座上的转轴所传动而旋转，以供激光照射获取光斑；一光斑测头，内部设置一激光光源，以一斜角度射出光线于该旋转平台形成光斑，并使该形成光斑的光线再被反射至另一角度，而该角度上设有一镜头及影像传感器组，该反射的光线并被该镜头及影像传感器组所接收，并连接一具有影像分析功能的计算机以进行后续处理；且该光斑测头置于该旋转平台的上平面、下平面、外环侧面的其中之一处的前方，以进行激光投射而形成光斑；两个短距测高仪，分别固定设在光斑测头的两侧，而光斑测头所射出的光线打在旋转平台所形成的光斑，恰位于该两个短距测高仪端部所构成的中央；据此，使该光斑测头在该旋转平台的旋动中，留下光斑的轨迹定位，以进行角度的编码测量。

7、本实用新型采用了光斑测头结合短距测高仪组成光斑旋转编码器，特别适用在业界中各种旋转轴的角度定位依据，而编码器装在此等旋转轴上时，由于装设不良或机械旋转轴本身的各种旋动误差会造成加工件的制作误差，但本实用新型利用激光打在平面物体微观粗糙表面造成干涉及绕射而产生光斑，此定点光斑代表此处微观粗表面的唯一印记，以此作为判断定位的依据而进行角度定位，又由于在侦测光斑移动轨迹时，有可能机具的些许误差，再由短距测高仪来校正误差，能使旋转编码器的定位更为精准。

技术特征：

1.一种光斑旋转编码器装置，其特征在于，至少包含有:

2.根据权利要求1所述的光斑旋转编码器装置，其特征在于，该光斑测头的光源及镜头及影像传感器组的轴线延伸通过旋转平台的旋转中心。

3.根据权利要求1所述的光斑旋转编码器装置，其特征在于，该旋转平台与该机械基座上的转轴为活动式的组装。

4.根据权利要求3所述的光斑旋转编码器装置，其特征在于，该旋转平台配合该转轴形成为平板状、管状、柱状结构的其中之一。

5.一种光斑旋转编码器装置，其特征在于，至少包含有:

技术总结
本技术公开一种光斑旋转编码器装置，特指一种用于光学光斑影像取像装置上，配合短距测高仪组合成高精度编码器，可安装至各种机械的机台旋转轴上，可以检测ISO230‑7定义的旋转轴各项误差，达到高精度编码器的角度定位，且不需要现有的光栅设置，也免除了现有技术后续的补偿加工，特别适合使用在极精密测量及定位(如半导体设备等)技术工程上。光斑旋转编码器装置包括一具有粗糙平面的旋转平台、一光斑测头及多个短距测高仪，通过使光斑测头在旋转平台的旋动中，留下光斑的轨迹定位，以进行角度的编码测量。

技术研发人员：刘克迅,曾铭尧
受保护的技术使用者：刘克迅
技术研发日：20240206
技术公布日：2024/11/7