基于光栅传感器的位移测量仪的研制.PDF

维普资讯 电 子 测 量 技 术 第 31卷 第 7期 EL TR0NlC TECHN0LOGY 2008年 7月 基于光栅传感器 的位移测量仪的研制 江晓军1,2 黄惠杰 王向朝 (1．中国科学院上海光学精密机械研究所 上海 201800；2．中国科学院研究生院 北京 100049) 摘 要：本文介绍一种基于光栅传感器的位移测量仪。它通过硬件电路对 2个光栅传感器输出的信号分别进行 2O 细分，然后对细分后的信号分别进行辨向和计数，再使用一个微处理器对辨向信号和计数信号进行处理，得到X—y 工作台在坐标X和坐标y方向的位移值 ，最后根据误差修正算法对位移测量值进行修正 ，得到该仪器的测量分辨率 为1m且测量精度达±2 m(Io)。此外，所研制的测量仪具有可靠、易于扩展和调试方便的特点。 关键词：位移测量；光栅传感器；测量精度 中图分类号 ：TH822 文献标 识码 ：A Gratingsensorsbasedondisplacementmeasurementinstrument JiangXiaojun HuangHuijie WangXiangzhao (1．ShanghaiInstituteofOpticsandFineMechanics，ChineseAcademyofSciences，Shangha i201800； 2．GraduateUniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing 100049) Abstract：A kindofdisplacement tinstrumentsbasedongratingsensorsisintroduced．Thesignalsfrom twogratingsensorsthatrespectivelyindicatethevalueofcoordinateX andcoordinateY aresubdividedbyaspecial circuit．Afterthesubdividedsignalsareidentifiedandcounted，amicroprocesosrprocessestheidentifiedandcounted signalstOobtainthevaluesofthedisplacementandimplementstheerrorcorrectionalgorithm．Theresolutionof1btm andthemeasuringprecisionof土 2 m (1o)ofthe instrumentareobtained．Inaddition，thecharacteristicsofthe instrumentarereliable，easytOextendandconvenienttodebug． Keywords：displacementmeasurement；gratingsensor；measuring precision O 引 言 1 测量原理和结构 随着我国经济的发展，用于x_y工作台的位移测量 I．I 光栅传感器 仪被广泛地应用在光学精密测量机器和微机械制造机器 光栅传感器主要 由标尺光栅和光栅读数头构成。其 中，人们对这种测量仪的测量精度和系统扩展性提出了 中，光栅读数头由LED光源、透镜、指示光栅、光敏元件 更高的要求L1—3。目前，多数位移测量仪采用 2个微处理 和驱动线路组成。光栅传感器的光学测量系统采用透射式 器分别对坐标 x和坐标 Y 的位移信息进行处理 ，并用