專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光柵尺及其讀數(shù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光柵測(cè)量裝置及其讀數(shù)方法。
背景技術(shù)：
光柵尺在各種精密加工機(jī)床中得到廣泛的應(yīng)用。光柵尺在使用過(guò)程中如果突然斷電，讀數(shù)頭在慣性下前移一定的距離，當(dāng)重新上電時(shí)，無(wú)法就近迅速確定此時(shí)所在的光柵尺上的具體位置，需要將讀數(shù)頭移動(dòng)到光柵尺的起始位置來(lái)確定，影響了工作效率和工作精度。另外，對(duì)于由多段光柵玻璃對(duì)接而成的接長(zhǎng)光柵尺，還存在一個(gè)問(wèn)題，當(dāng)讀數(shù)頭經(jīng)過(guò)光柵尺接縫處時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)讀數(shù)不穩(wěn)定及不準(zhǔn)確的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的首要目的是提供一種光柵尺及其讀數(shù)方法，在斷電后重新上電時(shí)，能就近迅速恢復(fù)位置記憶。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案本發(fā)明的光柵尺，包括光柵玻璃及同主機(jī)相連接并可相對(duì)光柵玻璃移動(dòng)的讀數(shù)頭；一個(gè)射頻卡接收器與主機(jī)相連并與讀數(shù)頭同步移動(dòng)，沿讀數(shù)頭移動(dòng)方向上固定有多個(gè)射頻卡；讀數(shù)頭在移動(dòng)過(guò)程中，射頻卡接收器依次分別進(jìn)入各射頻卡的數(shù)據(jù)接收范圍之內(nèi)。
對(duì)于封閉式光柵尺，所述光柵玻璃固定在尺殼內(nèi)腔，所述多個(gè)射頻卡固定在尺殼上，沿尺殼縱向排列。具體安裝方式可以是尺殼的側(cè)壁上均勻分布有多個(gè)孔，所述各射頻卡固定在各孔內(nèi)；相鄰兩射頻卡的中心距以80～120mm為宜。
對(duì)于不帶有尺殼的敞開(kāi)式光柵尺，可把射頻卡固定在光柵玻璃的上方或下方。
為了使本實(shí)用新型的光柵尺能適用于大型的加工機(jī)床，作為一種改進(jìn)，光柵尺由多段尺殼和多段分別固定于各尺殼內(nèi)腔的光柵玻璃依次首尾對(duì)接連成一直線(xiàn)。
在把光柵尺安裝在機(jī)床上時(shí)，為了減少接長(zhǎng)光柵尺由于熱脹冷縮引起的測(cè)量誤差，所述任一段尺殼的第一個(gè)安裝點(diǎn)與一個(gè)帶連接孔的固定連接片固定連接，其余各安裝點(diǎn)分別與一個(gè)帶有可在尺殼縱向上移動(dòng)的活動(dòng)連接孔的活動(dòng)連接片相連接。從而可把各段光柵尺的始端固定，尾端可在縱向上一定范圍內(nèi)自由伸縮。作為一種優(yōu)選方案，所述活動(dòng)連接片的中部有一個(gè)缺口向上的“C”形通孔，所述活動(dòng)連接孔位于“C”字形通孔所包圍的部分連接片的中央。
本發(fā)明光柵尺的讀數(shù)方法是在光柵尺首次使用前，主機(jī)進(jìn)行初始化，按順序記錄各射頻卡的區(qū)段位置信息；使用過(guò)程中，光柵尺讀數(shù)頭處于任意位置時(shí)斷電后重新上電開(kāi)機(jī)，移動(dòng)光柵尺讀數(shù)頭，射頻卡接收器感應(yīng)就近的射頻卡，得出一個(gè)區(qū)段位置信息，再由讀數(shù)頭讀取最接近的光柵零位信號(hào)，即恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)值，可開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)。由此，可實(shí)現(xiàn)斷電后重新上電時(shí)能就近迅速恢復(fù)位置記憶的目的。
對(duì)于接長(zhǎng)光柵尺，即由至少兩根光柵玻璃依次首尾對(duì)接成一直線(xiàn)的光柵尺，為了保證讀數(shù)頭在過(guò)接縫時(shí)仍讀數(shù)穩(wěn)定準(zhǔn)確，可采用如下的優(yōu)選方案有兩個(gè)相距固定距離的讀數(shù)頭，兩讀數(shù)頭固定在同一個(gè)讀數(shù)頭支架上與射頻卡接收器同步移動(dòng)；主機(jī)開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)后，主讀數(shù)頭工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的接縫前的讀數(shù)頭轉(zhuǎn)換位置時(shí)，開(kāi)始用輔助讀數(shù)頭尋找零位，找到后將輔助讀數(shù)頭清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，輔助讀數(shù)頭開(kāi)始讀數(shù)，其值為所記錄的數(shù)值和主讀數(shù)頭的讀數(shù)之和；輔助讀數(shù)頭移動(dòng)設(shè)定的距離后，主讀數(shù)頭已通過(guò)接縫處，此時(shí)主讀數(shù)頭開(kāi)始尋找零位，找到零位后清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，切換回主讀數(shù)頭工作，其值為記錄的數(shù)值與輔助讀數(shù)頭的讀數(shù)之和。
上面提及的接縫前的讀數(shù)頭轉(zhuǎn)換位置，是指在光柵尺首次使用前，手動(dòng)讀數(shù)頭確認(rèn)第一道接縫前的一定距離為兩讀數(shù)頭的轉(zhuǎn)換位置；第n道接縫前的轉(zhuǎn)換位置為X+d(n-1)，其中，X為第一道接縫前的轉(zhuǎn)換位置，d為每段光柵尺的尺長(zhǎng)。
所述第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭是這樣定義的當(dāng)讀數(shù)頭從左向右移動(dòng)時(shí)，左側(cè)的讀數(shù)頭為主讀數(shù)頭，右側(cè)的讀數(shù)頭為輔助讀數(shù)頭；當(dāng)讀數(shù)頭從右向左移動(dòng)時(shí)，右側(cè)的讀數(shù)頭為主讀數(shù)頭，左側(cè)的讀數(shù)頭為輔助讀數(shù)頭。
讀數(shù)頭處于任意位置關(guān)機(jī)時(shí)，系統(tǒng)保存當(dāng)時(shí)位置值到主機(jī)中；開(kāi)機(jī)時(shí)數(shù)顯表顯示讀數(shù)頭所處位置并提示最近的射頻卡的位置，按提示移動(dòng)讀數(shù)頭感應(yīng)到該射頻卡后再移動(dòng)找到最近的光柵尺零位，即可開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)。
本發(fā)明的光柵尺，由于設(shè)置了多個(gè)記錄有所在段區(qū)位置信息的射頻卡，如果光柵尺在使用過(guò)程中突然斷電，在慣性的作用下無(wú)電前移一定的距離，當(dāng)重新上電時(shí)，只要把讀數(shù)頭前移或后移很少的距離，與讀數(shù)頭同步移動(dòng)的射頻卡接收器就能讀到就近的一個(gè)射頻卡的信息，從而可確定讀數(shù)頭現(xiàn)時(shí)所處的區(qū)段位置，再通過(guò)該區(qū)段的光柵零位實(shí)現(xiàn)迅速恢復(fù)準(zhǔn)確的位置記憶。
利用兩個(gè)讀數(shù)頭進(jìn)行交替讀數(shù)的形式，確保在任意位置都有一個(gè)讀數(shù)頭準(zhǔn)確讀數(shù)，從而解決了接縫處讀數(shù)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
任一段尺殼的起始安裝點(diǎn)與機(jī)床固定連接，其余各安裝點(diǎn)通過(guò)活動(dòng)連接片在縱向上與機(jī)床活動(dòng)連接，可以把由于熱脹冷縮而引起的光柵尺總長(zhǎng)度變化限制在某一段光柵尺伸縮長(zhǎng)度加上機(jī)床的伸縮長(zhǎng)度，而不是各段光柵尺伸縮量的線(xiàn)性疊加與機(jī)床伸縮量之和，因而有效地減少了熱膨脹引起的精度誤差，保證光柵尺的精度。
本發(fā)明的光柵尺結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，讀數(shù)方法科學(xué)，尤其適于在大中型機(jī)床上使用。


圖1是本發(fā)明光柵尺的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的A-A剖視圖。
圖3是光柵尺讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是光柵尺初始化流程圖。
圖5是讀數(shù)頭過(guò)接縫時(shí)的讀數(shù)流程圖。
圖6是斷電后重新上電時(shí)開(kāi)機(jī)恢復(fù)數(shù)據(jù)的流程圖。
圖7是機(jī)床坐標(biāo)的關(guān)系示意圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1、圖2所示，本發(fā)明的光柵尺由多段光柵尺首尾依次對(duì)接連成一直線(xiàn)，如圖7所示，每段光柵尺的長(zhǎng)度d為1米～1.2米左右，光柵的零位間距c為50mm。根據(jù)實(shí)際需要可任意選擇光柵尺的段數(shù)。
各段尺殼3的側(cè)壁上均勻分布有多個(gè)沿尺殼縱向排列的孔，相鄰兩孔之間的距離a為100mm左右(見(jiàn)圖7)，每個(gè)孔內(nèi)固定有一個(gè)射頻卡2。光柵玻璃5及讀數(shù)頭1位于尺殼3內(nèi)。
如圖3所示，光柵尺的讀數(shù)頭1有兩個(gè)，固定在同一個(gè)支架10上并同步移動(dòng)，兩讀頭之間的距離為150mm左右。讀數(shù)頭支架10上固定有一個(gè)射頻卡接收器4，射頻卡接收器4的高度與各射頻卡2的高度一致，與各射頻卡的垂直距離為2～10mm左右。
每段尺殼3通過(guò)至少兩個(gè)安裝點(diǎn)分別與機(jī)床(圖中未示出)連接，首個(gè)安裝點(diǎn)通過(guò)一個(gè)帶有固定連接孔的固定連接片7與機(jī)床固定連接，其余各安裝點(diǎn)分別通過(guò)一個(gè)帶有活動(dòng)連接孔的活動(dòng)連接片8與機(jī)床相活動(dòng)連接。在活動(dòng)連接片8的中部有一個(gè)“C”字形通孔，“C”字的缺口向上，在該通孔所包圍的部分連接片的中部的圓孔就是活動(dòng)連接孔81，安裝時(shí)安裝螺栓(圖中未示出)穿過(guò)該活動(dòng)連接孔81。當(dāng)溫度發(fā)生變化使光柵尺殼相對(duì)機(jī)床產(chǎn)生微量伸縮時(shí)，任一段尺殼的首個(gè)安裝點(diǎn)與機(jī)床保持固定連接，其余各安裝點(diǎn)的安裝螺栓可帶動(dòng)活動(dòng)連接孔左右移動(dòng)，從而確保不會(huì)由于溫度變化使尺殼變形。無(wú)論光柵尺總長(zhǎng)有多長(zhǎng)，測(cè)量誤差總是被控制在一段光柵尺的伸縮范圍之內(nèi)，而不是光柵尺總長(zhǎng)度的伸縮量，從而有效保證了光柵尺的精度。
在光柵尺首次使用前，主機(jī)應(yīng)進(jìn)行初始化，把每段光柵尺的絕對(duì)零位信號(hào)值及各射頻卡2的區(qū)段位置信息記錄到EEPROM。初始化流程圖如圖4所示。
光柵尺讀數(shù)頭1處于任意位置時(shí)斷電后重新上電開(kāi)機(jī)，移動(dòng)光柵尺讀數(shù)頭，射頻卡接收器4感應(yīng)就近的射頻卡2，得出一個(gè)區(qū)段位置信息，再由讀數(shù)頭1讀取最接近的光柵尺零位信號(hào)，即恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)值，可開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)。流程如圖6所示，由此，可實(shí)現(xiàn)斷電后重新上電時(shí)能就近迅速恢復(fù)位置記憶的目的。
開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)后，主讀數(shù)頭工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的接縫前的讀數(shù)頭轉(zhuǎn)換位置時(shí)，輔助讀數(shù)頭已越過(guò)該接縫，開(kāi)始用輔助讀數(shù)頭尋找零位，找到后將輔助讀數(shù)頭清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，輔助讀數(shù)頭開(kāi)始讀數(shù)，其值為所記錄的數(shù)值和主讀數(shù)頭的讀數(shù)之和；輔助讀數(shù)頭移動(dòng)設(shè)定的距離b后，主讀數(shù)頭已通過(guò)接縫處，此時(shí)主讀數(shù)頭開(kāi)始尋找零位，找到零位后清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，切換回主讀數(shù)頭工作，其值為記錄的數(shù)值與輔助讀數(shù)頭的讀數(shù)之和。反向亦然。流程如圖5所示，機(jī)床及光柵尺的坐標(biāo)關(guān)系如圖7所示。
權(quán)利要求
1.一種光柵尺，包括光柵玻璃及同主機(jī)相連接并可相對(duì)光柵玻璃移動(dòng)的讀數(shù)頭；其特征在于一個(gè)射頻卡接收器與主機(jī)相連并與讀數(shù)頭同步移動(dòng)，沿讀數(shù)頭移動(dòng)方向上固定有多個(gè)射頻卡；讀數(shù)頭在移動(dòng)過(guò)程中，射頻卡接收器依次分別進(jìn)入各射頻卡的數(shù)據(jù)接收范圍之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光柵尺，其特征在于所述光柵玻璃固定在尺殼內(nèi)腔；所述多個(gè)射頻卡固定在尺殼上，沿尺殼縱向排列。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵尺，其特征在于所述尺殼的側(cè)壁上均勻分布有多個(gè)孔，所述各射頻卡固定在各孔內(nèi)；相鄰兩射頻卡的中心距為80～120mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光柵尺，其特征在于光柵尺由多段尺殼和多段分別固定于各尺殼內(nèi)腔的光柵玻璃依次首尾對(duì)接連成一直線(xiàn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光柵尺，其特征在于所述任一段尺殼的第一個(gè)安裝點(diǎn)與一個(gè)帶有連接孔的固定連接片固定連接，其余各個(gè)安裝點(diǎn)分別與一個(gè)帶有可在尺殼縱向上移動(dòng)的活動(dòng)連接孔的活動(dòng)連接片相連接。
6.如權(quán)利要求1所述的光柵尺的讀數(shù)方法，其特征在于在光柵尺首次使用前，主機(jī)進(jìn)行初始化，按順序記錄各射頻卡的區(qū)段位置信息；使用過(guò)程中，當(dāng)光柵尺讀數(shù)頭處于任意位置斷電后重新上電開(kāi)機(jī)時(shí)，移動(dòng)光柵尺讀數(shù)頭，射頻卡接收器感應(yīng)就近的射頻卡，得出一個(gè)區(qū)段位置信息，再由讀數(shù)頭讀取最接近的光柵尺零位信號(hào)，即恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)值，可開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀數(shù)方法，其特征在于所述光柵尺由至少兩根光柵玻璃依次首尾對(duì)接連成一直線(xiàn)；有兩個(gè)相距一定距離的讀數(shù)頭，兩讀數(shù)頭固定在同一個(gè)讀數(shù)頭支架上與射頻卡接收器同步移動(dòng)；在光柵尺首次使用前，確認(rèn)每道接縫前的一定距離為兩讀數(shù)頭的轉(zhuǎn)換位置；主機(jī)開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)后，主讀數(shù)頭工作，當(dāng)?shù)竭_(dá)所設(shè)定的接縫前的讀數(shù)頭轉(zhuǎn)換位置時(shí)，開(kāi)始用輔助讀數(shù)頭尋找零位，找到后將輔助讀數(shù)頭清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，輔助讀數(shù)頭開(kāi)始讀數(shù)，其值為所記錄的數(shù)值和主讀數(shù)頭的讀數(shù)之和；輔助讀數(shù)頭移動(dòng)設(shè)定的距離后，主讀數(shù)頭已通過(guò)接縫處，此時(shí)主讀數(shù)頭開(kāi)始尋找零位，找到零位后清零，并記錄此時(shí)的數(shù)值，切換回主讀數(shù)頭工作，其值為記錄的數(shù)值與輔助讀數(shù)頭的讀數(shù)之和。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的讀數(shù)方法，其特征在于當(dāng)讀數(shù)頭從左向右移動(dòng)時(shí)，左側(cè)的讀數(shù)頭為主讀數(shù)頭，右側(cè)的讀數(shù)頭為輔助讀數(shù)頭；當(dāng)讀數(shù)頭從右向左移動(dòng)時(shí)，右側(cè)的讀數(shù)頭為主讀數(shù)頭，左側(cè)的讀數(shù)頭為輔助讀數(shù)頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的讀數(shù)方法，其特征在于手動(dòng)讀數(shù)頭確認(rèn)第一道接縫前的一定距離為兩讀數(shù)頭的轉(zhuǎn)換位置；第n道接縫前的轉(zhuǎn)換位置則為X+d(n-1)，其中，X為第一道接縫前的轉(zhuǎn)換位置，d為每段光柵尺的尺長(zhǎng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的讀數(shù)方法，其特征在于讀數(shù)頭處于任意位置關(guān)機(jī)時(shí)，保存當(dāng)時(shí)位置值到主機(jī)；開(kāi)機(jī)時(shí)數(shù)顯表顯示讀數(shù)頭所處位置并提示最近的射頻卡的位置，按提示移動(dòng)讀數(shù)頭感應(yīng)到該射頻卡后再移動(dòng)找到最近的光柵尺零位，即可開(kāi)始進(jìn)行正常讀數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光柵尺及其讀數(shù)方法。一個(gè)射頻卡接收器與光柵尺讀數(shù)頭同步移動(dòng)，沿讀數(shù)頭移動(dòng)方向上固定有多個(gè)射頻卡；讀數(shù)頭在移動(dòng)過(guò)程中，射頻卡接收器依次分別進(jìn)入各射頻卡的數(shù)據(jù)接收范圍之內(nèi)。讀數(shù)方法是在光柵尺首次使用前，進(jìn)行初始化，按順序記錄各射頻卡的區(qū)段位置信息；光柵尺讀數(shù)頭處于任意位置時(shí)斷電后重新上電開(kāi)機(jī)，移動(dòng)光柵尺讀數(shù)頭，射頻卡接收器感應(yīng)就近的射頻卡，得出一個(gè)區(qū)段位置信息，再由讀數(shù)頭讀取最接近的光柵零位信號(hào)，即恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)值。由此，可實(shí)現(xiàn)斷電后重新上電時(shí)能就近迅速恢復(fù)位置記憶的目的。
文檔編號(hào)G01D5/38GK1858557SQ200610077378
公開(kāi)日2006年11月8日 申請(qǐng)日期2006年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月13日
發(fā)明者潘偉華, 嚴(yán)麗清, 白檳, 黃志堅(jiān), 梁乘峰, 吳清明 申請(qǐng)人:廣州市諾信數(shù)字測(cè)控設(shè)備有限公司