专利名称：用于产生光学线性标尺初始信号的装置的制作方法
技术领域：
本发明一般涉及一种用于对两个物体之间的相对移动量进行测量的光学线性标尺，特别涉及一种产生光学线性标尺的初始信号的装置，可通过将基准位置作为这种标尺的初始信号进行输出，获得作为绝对值的、例如机床的相对移动量。
在机床精确加工过程中，对加工工具朝向被加工工件的相对移动量进行精确测量是相当重要的。
这些技术中的一项技术，即利用使两个薄层光栅相重叠而获得的摩尔条纹进行测量的光学标尺，已经是公知的了。这种典型的光学标尺如图9所示，它具有一个通过在透明玻璃标尺100的一个表面上形成光栅(分割线)的方式制备出的主标尺101，以及一个通过在透明玻璃标尺102的一个表面上形成光栅(分割线)的方式制备出的指数标尺103，并且使其透明部分和不透明部分按预定的栅距(间距)配置。如图9(a)所示，使指数标尺103按精细间隔与主标尺101相对配置，同时如图9(b)所示，使指数标尺103上的光栅按相对于形成在主标尺101上的光栅倾斜一个微小的角度。
配置在主标尺101和指数标尺103上的光栅，由具有等栅距的光栅构成，它们可通过在真空状态下在玻璃标尺100、102上将铬蒸发并进行蚀刻的方式制成。
当采用如上所述的结构构成时，可以产生如
图10所示的摩尔条纹。这种摩尔条纹的间隔为W，黑暗部分和明亮部分按相距每一个间隔W的方式形成。当指数标尺103相对于主标尺101由右侧向左侧移动时，黑暗部分或明亮部分将由上部移动到下部，或由下部移动到上部。对于这种场合，当主标尺101与指数标尺103之间的间距为P，在它们之间的倾斜角度为θ(rad)时，摩尔条纹的间隔W可以由下述公式表示W=P/θ，即摩尔条纹的间隔W为将栅距P的间隔按光学方式放大至1/θ倍时的间距。因此当光栅移动过一个栅距P时，摩尔条纹移动W，从而使得在该栅距P之内的移动量可以通过读取W沿上、下方向的变化而精确的测量。
正如图11所示，用于光学检测摩尔条纹变化的光电转换元件110，配置于指数标尺，光源配置在主标尺的相对侧，当指数标尺103相对于主标尺101产生移动时，便可以读取出流经光电转换元件110的电流流量的变化。
换句话说，当指数标尺103相对于主标尺101处于状态A时，照射至光电转换元件110的光强度为最大值，流经光电转换元件110的电流亦将到达最大值I1。然后在经过相对移动而到达状态B时，照射至光电转换元件110的光强度将有所降低，其电流亦变为I2；在经过进一步移动而到达状态C时，照射至光电转换元件110的光强度将达到最小值，流经的电流亦为最小值I3。而且当进一步移动而到达状态D时，照射至光电转换元件110的光强度又将有所增加，它的电流亦变为I2；在经过继续移动而到达状态E时，照射至光电转换元件110的光强度将再次达到最大值，流经的电流亦再次达到最大值I1。
如上所述，流经光电转换元件110的电流将呈正弦波形状变化，而且在该变化达到一个周期时，主标尺101同时相对于指数标尺103移动过一个光栅栅距P。
在图11中仅仅安装有一个光电转换元件110，然而也可以如图12所示，安装有两个彼此相距一个周期(间隔W)加90度的光电转换元件111、112，如图13所示，以相位B流经光电转换元件112的电流，相对以相位A流经光电转换元件111的电流偏移了90度。换句话说，如果以相位A流经光电转换元件111的电流呈正弦波形，则以相位B流经光电转换元件112的电流将呈余弦波形。
对于这种场合，由于主标尺101与指数标尺103之间相对移动方向的不同，以相位B流经光电转换元件112的电流，将相对于以相位A流经光电转换元件111的电流超前90度或滞后90度，所以采用将两个光电转换元件按偏置90度的方式设置，便可以通过检测出两者之间相位而检测出相对移动的方向。
按照上述原理构造的光学标尺的示意性透视图如图14所示。
在图14中，通过真空蒸发镀铬方式制备的、具有相等栅距的光栅形成在纵向主标尺101的一个表面上，指数标尺103固定在夹持着主标尺101的コ字型夹持器104的一个表面上。通过与主标尺101相类似的方式，即按照真空蒸发镀铬方式制备的、具有相等栅距的光栅，还形成在指数标尺103上与主标尺101的相对的表面上。在指数标尺103的相反侧还安装有光电转换元件111。
如图15所示，在コ字型夹持器104上位于与主标尺101相对侧的表面上还配置有一个光源105，以便能够用光电转换元件111检测出穿过主标尺101和指数标尺103的光束。
主标尺101和指数标尺103可以作彼此相对的移动。
如上所述，指数标尺103上的光栅(分割线)按微小间隔与形成在主标尺101上的光栅(分割线)相对设置，并且使前者相对于后者倾斜一个微小角度。
图15的横剖面图示出了按如上所述方式构造的光学标尺的原理性结构图，即由光源105产生的光束，将穿过由玻璃制作的主标尺101，和由玻璃制作的指数标尺103，进而形成可由光电转换元件113接收的摩尔条纹。
光电转换元件113可以产生具有如图13所示的、相位彼此相差90度的A相位信号和B相位信号，从而可以根据如上所述的两个信号测量出移动方向和移动距离。
当光电转换元件113配置有三个光电转换元件时，可以利用其中的两个产生如上所述的A相位信号和B相位信号，并且用另一个产生一个基准电平信号。通过设定由基准电平的光电转换元件接收到的光强度，进而将其取为呈正弦波形式变化的A相位信号和B相位信号的平均信号电平(零电平)的方式，还可以使所获得的检测信号具有更高的精度。
如果将具有如上所述结构构成的光学标尺，安装在NC机床上，以便测量在被加工工件与加工工具之间的相对移动时，由于这种相对移动通常是以数字控制方式由初始位置开始移动，所以它必须测量出作为相对于初始位置的相对移动。因此一般来说，初始位置要预先设定在主标尺上，并且每当指标尺通过初始位置而产生出一个初始检测信号时，同时能够检测出该初始位置，而且可以通过利用这一初始检测信号使NC机床复位的方式，将这一初始位置设置在NC机床上。然后，当表示作为基准点用的初始位置Z的分割线(光栅)109，设置在规定的轨道位置时，该位置不同于上述中如图16(a)所示的、光学线性标尺的主标尺101上的分割线位置，并且当用于检测透射过作为初始位置的光栅109，和作为摩尔条纹的指数标尺103的光束的光电转换元件进行定位时，则仅仅在主标尺101和指数标尺103处于特定的相对位置时，才可以检测出初始信号。
换句话说，与图11所示的情况类似，由于在主标尺101的一个栅距P之间变化的信号Sz，也在如图16(b)所示的初始位置Z处，作为初始检测信号被检测到，所以当初始检测信号Sz的波形峰点按如图16(b)所示的方式，即按预定的电平TH被消峰，而形成为初始检测脉冲信号Pz时，该初始检测信号的上升点，可被视为主标尺的初始位置Z。
然而这种初始脉冲信号Pz，通常是通过主标尺101和指数标尺103间的相对移动来检测的，所以存在有检测信号的电平会随着通过初始位置Z时的相对移动速度而变化的问题。
举例来说，当主标尺与指数标尺间的相对移动速度比较高时，检测电平将如图16(b)中的单点划虚线所示，即比较低。因此存在有在检测初始位置时必须按特定的速度移动的问题。
另外，根据主标尺101上的初始位置Z接近指数标尺103的方向，由于摩尔条纹检测信号还将象如图16所示的脉冲Pz1和Pz2那样，产生有轻微偏移，所以，这也会使初始脉冲信号Pz的位置有所变化。
因此在输出初始位置信号时，标尺必须沿着预先特定的方向接近初始位置，并且必须按照特定的速度接近该初始位置，因此产生标尺初始位置的检测操作复杂化的问题。
为了能解决上述的问题，本发明是通过带有产生绝对值时同步产生一个初始位置信号的回路的方式进行检测的。
因此，根据本发明的第一实施例，提供一种用于产生光学线性标尺的初始信号的装置，其特征在于，其包括一个配置有至少表示初始位置的第一光栅(分割线)，和以相等的栅距沿纵向进行刻分的第二光栅(分割线)的主标尺；一个配置有与所述第一和第二光栅相交叉的、可以相对于所述主标尺移动的指数标尺；一个光电转换部分，借助所述两个标尺之间的光栅产生的摩尔条纹，用于检测具有正弦波形的、相对于单位长度的相对移动而作周期性变化的信号，和一个表示如上所述初始位置的初始检测信号；以及一个绝对内插组件，用于通过根据前述的、具有正弦波形的信号相位进行细分而产生内插脉冲信号的方式，输出在所述单元长度内插的内插数据，并且利用由所述绝对内插组件输出的、表示特定内插位置信息的内插计数值，与表示所述初始位置的初始检测信号的逻辑积，产生出一个初始位置信号。
根据本发明的第二实施例，提供了一种如第一实施例所述的用于产生光学线性标尺初始信号的装置，其中所述内插位置信息的形成，是通过表示在所述主标尺的分割线之间划分的绝对值的计数脉冲，和在标尺移动时产生的脉冲信号。
根据本发明，由于可以通过获取由初始位置Z产生的初始信号，和由内插组件输出的、对光栅之间的间隔进行进一步细分的内插脉冲信号的逻辑积的方式，检测出初始信号Z的位置，所以可以将初始位置信号和绝对值信号作为完全同步的信号进行处理，从而不论按什么方式接近初始位置均可以获得高精度的初始信号。
参考下面结合附图进行的对最佳实施例的说明，可以更清楚地理解本发明。
图1为表示本发明用于检测光学线性标尺初始信号装置的示意性方框图；图2为表示脉冲调制回路的电路图；图3为表示脉冲调制回路的时钟信号的示意性曲线图；图4为表示绝对内插回路中的时钟信号用的示意性曲线图；图5为表示内插脉冲中时钟信号的示意性曲线图；图6为表示a相/b相信号发生回路和初始信号提取组件的示意性方框图；图7为表示周期测量计数器中的时钟信号的示意性曲线图；图8为表示AB相位脉冲信号发生器的运行时钟信号用的示意性曲线图；图9为表示光学标尺原理的示意性透视图；图10为表示摩尔条纹的示意性说明图；图11为表示摩尔条纹移动的示意性说明图；图12为表示光电转换元件设置位置的示意性说明图；图13为表示A相位信号和B相位信号的波形形状的示意性说明图；图14为表示光学标尺的示意性透视图15为表示光学标尺的横剖面图；图16为表示检测初始信号位置的光栅和用该光栅检测到的波形的示意性说明图。
本发明的光学线性标尺的示意性结构构成如图1所示。
在如图1所示的光学线性标尺中，由作为光源的光发射二极管1产生的光束穿过栅距为P的、形成在一个主标尺和一个指数标尺上的光栅，并由作为光电转换元件的光电二极管2接收。由该光电二极管2接收到的A相位信号和B相位信号，由光电转换放大器3放大，然后输出至比较器4以形成一个二进制数据。
该二进制数据是根据每一次移动栅距P的移动方向，借助位置数据辅助计数器5施加至相加计数器和相减计数器，以形成以栅距P为单位的位置数据，进而施加至处理器(显示装置)9中。还要将内插至上述栅距P内的数据，送到处理器9，测量出更为精确的绝对值。
换句话说，将由光电转换放大器3输出的、如上所述的A相位信号和B相位信号，送入至绝对内插回路6，并且由该绝对内插回路6控制，以便对精确细分所述光栅栅距P的内插脉冲进行计数，形成计数后的脉冲，进而将这种细分栅距P内部的内插数据，通过由计数器25给出的计数脉冲，输出至所述的处理器9。
将相位已经被绝对内插回路6调制过的信号，输出至a相/b相信号发生器8，以产生表示内插数据的A相脉冲信号和B相脉冲信号，并且同时产生一个作为表示基准点的初始信号的Z相脉冲信号，在此所述的内插数据为用于对栅距P的内部进行细分的数据，并作为如下所述的脉冲数目和相位供给至数字控制机床(NC)。这样，机械加工工具的移动方向和这一移动量便可以由这些脉冲信号进行控制。
本发明可配置有一个光源11(光发射二极管)，从而可以通过形成在主标尺101上切割的、并且形成有原始位置Z的光栅109和指数标尺104产生出摩尔条纹，而且本发明还配置有一个检测在初始点产生的摩尔条纹用的光电二极管12，一个用于对其输出进行放大的放大器13，以及一个用于对放大器13的输出整形的波形整形回路14(在这一实例中，光源11也可以用作为光源1)。
而且，本发明的结构构成，还使得检测形成在主标尺上的基准位置Z的基准脉冲信号Sp，与上述A相或B相输出信号同步获得，后者是通过将利用检测摩尔条纹而检测到的初始位置输出信号，和由如后所述的计数比较器37输出的相关输出信号，输入至基准信号产生部分36上的方式。
在这一实例中，当在主标尺和指数标尺上的光栅之间的间隔为40微米时，可以在输入至绝对内插回路6中的A相位信号和B相位信号的一个周期中，对40个脉冲计数，因此可以获得的分辨度为1微米的光学标尺。
这种绝对内插回路6包括相位调制回路21，它可根据所输入的A相位信号和B相位信号，将脉冲偏移量施加至载波上；一个低通滤波器(LPF)22，用于提取相位调制回路21的偏移输出信号的基波；一个将低通滤波器22的输出信号二进制化的比较器23；一个在二进制载波信号的边缘处开始计数，并在比较器23的输出信号的边缘处停止计数的计数器；一个用于产生由计数器25计数并形成载波的发生时钟信号的时钟信号发生器24；一个对时钟信号发生器24给出的时钟信号细分的分频器26；以及一个利用由分频器26的输出产生载波的载波信号发生器27，而且这种绝对内插回路6是一个具有对栅距P内进行细分以改善分辨度的功能的回路。
如果举例来说，这种相位调制回路21的结构构成，如同日本专利申请特开昭62(1987)-132210号公报中所述，而且这种回路的一种具体构成形成已经详示在图2中。它是将输入的A相位信号通过作为缓冲器的运算放大器OP1施加在网络电阻器RT上，同时由运算放大器OP2反向施加在网络电阻器RT上。
B相位信号通过作为缓冲器使用的运算放大器OP3施加在网络电阻器RT上，同时由运算放大器OP4反向施加在网络电阻器RT上。
换句话说，A相位信号、反向后的A相位信号、B相位信号、反向后的B相位信号通过网络电阻器RT混合叠加，以形成包括八个相位彼此相对且电压相等的细分信号的混合信号，进而分别供给至多路调制器AM的八个输入端(0)-(7)。向输入端C1、C2、C3输入如图3(c)所示的选择信号A、B、C，以便对多路调制器AM的输入端(0)-(7)进行选择，并且将如图3(a)所示的台阶形式的输出信号S由输出端输出。
由多路调制器AM输出的信号S的频率如图3所示，它与选择信号C的频率完全相同，因此其相位在A相位信号(B相位信号)的电平进行平衡调制的输出信号S，将通过作为载波的选择信号C，由多路调制器AM输出。换句话说，所输出的是其相位根据A相位信号(B相位信号)的相位经调制的载波信号。
将这种进行过平衡调制的载波信号施加在LPF22上，以形成一个如图3(b)所示的平滑正弦波。
这一信号可以由下述公式表示S=K·Cos(ωt-2π·x/p)，其中ω为载波频率的角速度，p为光栅之间的间隔，x为移动量，这一信号是当相位变化时，表示所要度量的标尺移动量(x)与栅距P间比率(x/p)的信号。
这种信号S的电平零点可利用比较器23，变换成一个作为边缘的二进制信号。在由比较器23输出的二进制信号的相位，与输入至绝对内插回路6的A相位信号和B相位信号的相位之间的关系如图4所示。
如图4左侧所示的正弦波形的信号为A相位信号和B相位信号，如图4右侧所示的脉冲波形为由比较器23输出的、相位被偏移了的载波二进制信号，其中由虚线所示的位置为施加在相位调制回路21上的、载波相位为零时的位置。
在A相位信号处于最大正相位而B相位信号处于零相位时的场合，将形成如图4(a)所示的、相位偏移90度后的二进制信号；在A相位信号处于零相位而B相位信号处于最大正相位时的场合，将形成如图4(b)所示的、相位偏移180度后的二进制信号；在A相位信号处于最大负相位而B相位信号处于零相位时的场合，将形成如图4(c)所示的、相位偏移270度后的二进制信号；在A相位信号处于零相位而B相位信号处于最大负相位时的场合，将形成如图4(d)所示的、相位偏移360度后的二进制信号，即这个二进制信号表示的是没有相位偏移，且已经返回至初始时的状态。
由于相位调制回路21、LPF22和比较器23的结构如上所述，所以可以获得对光栅栅距P的内部进行细分的内插数据。举例说，可以通过对使比较器23的输出上升的、位于载波零相位处的时钟信号进行计数的方式，获得对光栅栅距P的内部进行细分的内插数据。而且利用来自载波信号发生器27的载波边缘，计数器25开始计数，并在比较器23的二进制输出信号的上升边缘，计数器25停止计数，可以获得对光栅栅距P的内部进行细分的内插绝对值。
对于这种场合下的计数脉冲如图5所示。在图5中，由时钟信号发生器产生的时钟信号的频率，为由载波信号发生器27产生的载波频率的40倍(即分频器26可细分至1/40)。
图5(a)示出由时钟信号发生器24产生的时钟信号，图5(b)表示的是在如图4(b)所示的、相对于图4(a)所示的点位置移动了1/4栅距时的点位置，而且计数器25计数到10个时钟信号时的状态。图5(c)表示的是如图4(b)所示的、计数器25在移动了1/2的栅距之后计数到20个时钟信号时的状态。图5(d)表示的是如图4(c)所示的、计数器25在移动了3/4的栅距之后计数到30个时钟信号时的状态。
图5(e)表示的是如图4(d)所示的、计数器25由于相位偏移了360度而没有计数到时钟信号时的状态。
如上所述，当由计数器25产生的时钟信号的频率为载波频率的40倍时，由于计数器25每计数到一个脉冲，即表示它移动了光栅栅距P细分至40倍时的一个间距，所以可以获得为放大倍数×40的分辨度。因此在光栅栅距为40微米时，分辨度可以为1微米。换句话说，脉冲内插数的数目可以为“0-39”。
当将由分频器26按细分比率为“40”进行过细分的时钟信号施加至载波信号发生器27时，如果分频器26的细分比率设定为“200”，即可以获得为0.2微米的分辨度。
表示a相/b相信号发生回路8和形成初始信号的回路的示意性方框图如图6所示。
如图6所示的回路包括一个周期计数器31，用于测量由绝对内插回路6中的比较器23输出的信号周期；一个用于由周期计数器31的计数值中减去一个预先设定的值的减法器32；一个上下计数器23，用于对AB相位脉冲发生器34产生的反馈脉冲FB进行计数，一直计数到预置在减法器32中的被减数值，并使其计数值为零；一个AB相位脉冲发生器34，其接收由上下计数器33给出的相等信号EQ和方向信号DIR，并在相等信号EQ被消除之前一直由一个脉冲产生反馈脉冲FB，并同时由该反馈脉冲FB和方向信号DIR，产生供给至NC机床或类似机械用的A相脉冲信号和B相脉冲信号；以及一个由周期计数器31计数的产生时钟信号的基准时钟信号发生器35。
参考标号36表示的是一个用于形成初始脉冲信号Sp的基准信号产生部分，它的一个输入端如图6(b)所示，输入由上述的波形整形回路14输出的初始检测信号Za的检测波，而另一个输入端如图6所示输入由计数比较器37给出的关联输出信号Pr。
预置如图1所示的计数器25的计数值到计数比较器37，从内部计数器38输出计数信号到计数比较器37，通过如上所述的反馈脉冲FB在内部计数器38中改变数值。
利用基准信号产生部分36，并通过获取初始检测信号Za与计数比较器37给出的关联输出信号Pr的逻辑积的方式，便可以由计数比较器37输出的关联输出信号Pr中提取初始脉冲信号Pz。
周期计数器31是一种测量载波周期的计数器，其是由绝对内插回路6中的脉冲调制回路21进行相位调制的，并且当相位调制过的载波信号的周期无变化时，即在主标尺和指数标尺相对稳定时，周期计数器31对由如图7(a)所示的40个时钟信号构成的基准时钟信号计数。然而当绝对内插回路6中的内插脉冲数目设置为“40”时，可以将分辨度增大至40×放大倍数。换句话说，由于基准时钟信号的频率与绝对内插回路6中的时钟信号发生器24产生的时钟信号的频率相同，所以周期测量计数器31通常是通过时钟信号综合利用的方式进行计数的，时钟信号由作为基准时钟信号的、绝对内插回路6内部的时钟信号发生器24产生。
当主标尺相对指数标尺向左侧移动了1微米时，相位调制过的载波信号的周期将缩短，由周期测量计数器31计数出的时钟信号数目将如图7(b)所示，即为39个。与此相反，当主标尺相对指数标尺向右侧移动了1微米时，相位调制过的载波信号的周期将伸长，由周期测量计数器31计数出的时钟信号数目将如图7(c)所示，即为41个。
正如上所述，当主标尺和指数标尺产生有相对移动时，周期计数器31将根据光栅中的移动，在分辨度为放大倍数×40时，使其在相位被调制过的波形信号的每一周期中的计数值，在40的附近变化。
按照如上所述的方式，由周期测量计数器31测量出的、相位被调制过的载波中的数据被输入至减法器32，并且减去设定值“40”。因此当处于稳定状态时，减法器32的输出值将如图7(a)所示，即为“0”，而且将该“0”预置在上下计数器33中。当产生有向左侧的移动时，减法器32的输出值将如图7(b)所示，为“-1或更低”，并且将该“-1或更低”预置在上下计数器33中。
当产生有向右侧的移动时，减法器32的输出值将如图7(c)所示，为“+1或更高”，并且将该“+1或更高”预置在上下计数器33中。
下面参考图8，对上下计数器33和AB相位脉冲发生器34的运行方式进行说明。在图8中，以举例方式示出了标尺从某一位置移动至(+)或(-)3/40个栅距P处，且将“+3”或“-3”预置在上下计数器33中时的一个实例。
首先如图8(a)所示，当标尺产生移动且使上下计数器33预置为“3”时，由于计数值不为零，所以相等信号EQ的电平为“L”，而且电平为“H”的、表示移动方向的方向信号DIR将如图8(b)、(c)所示，并且由计数器33输出。AB相位脉冲发生器34接收信号EQ和信号DIR，并且利用如图8(d)所示的一个脉冲(A1)，产生出供给上下计数器33的一个反馈脉冲FB。
这时，由于信号DIR为“H”电平，所以上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而向下计数，使它的计数值变为“2”，而且由于相等信号EQ仍保持为“L”电平，所以将由一个脉冲(A2)进一步产生出反馈脉冲FB，然后上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而进一步向下计数，它的计数值就将变为“1”。然而，由于这时信号EQ仍保持为“L”电平，所以仍将由一个脉冲(A3)进一步产生出反馈脉冲FB，而后上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而进一步向下计数，使它的计数值变为“0”，从而使相等信号EQ的电平变为“H”。因此，将停止由AB相位脉冲发生器34输出的反馈脉冲FB。
在另一方面，正如图8(e)、(f)所示，AB相位脉冲发生器34在由信号A1产生的反馈脉冲FB的后沿处，使A相位脉冲信号反转至“H”电平，在由信号A2产生的反馈脉冲FBA的后沿处，使B相位脉冲信号反转至“H”电平，而且在由信号A3产生的反馈脉冲FB的后沿处，使A相位脉冲信号再次反转至“L”电平。
如果假定上下计数器33的计数值为“0”时，移动方向的反转将使方向信号DIR的电平如图8(c)所示，即反转至“L”电平。举例说，在出现有移动的那一时刻，上下计数器33如图8(a)所示，被预置为“-3”。由于此时的计数值不为零，所以相等信号EQ的电平为“L”，而且电平为“L”的、表示移动方向的方向信号DIR将如图8(b)、(c)所示，并且由计数器33输出。AB相位脉冲发生器34接收信号EQ和信号DIR，并利用如图8(d)所示的一个脉冲(B1)产生供给至上下计数器33的一个反馈脉冲FB。
这时，由于信号DIR为“L”电平，所以上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而向上计数，使它的计数值变为“-2”，而且由于信号EQ仍保持为“L”电平，所以将由一个脉冲(B2)进一步产生出反馈脉冲FB，然后上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而进一步向上计数，它的计数值就变为“-1”。由于这时信号EQ仍保持为“L”电平，所以仍将由一个脉冲(B3)进一步产生出反馈脉冲FB，然后上下计数器33将由于该反馈脉冲FB而进一步向上计数，它的计数值将变为“0”，从而使相等信号EQ的电平变为“H”。
因此，这时由AB相位脉冲发生器34输出的反馈脉冲FB将停止。
另一方面，正如图8(e)、(f)所示，在AB相位脉冲发生器34中，由信号B1产生的反馈脉冲FB的后沿处，将使A相位信号反转至“H”电平，由信号B2产生的反馈脉冲FB的后沿处，使B相位信号反转至“H”电平，而且由信号B3产生的反馈脉冲FB的后沿处，使A相位信号再次反转至“L”电平。
将按照上述的这种方式产生的A相脉冲信号和B相脉冲信号，供给至NC机床，这种NC机床可通过对A相脉冲信号和B相脉冲信号的边缘进行检测而检测出移动量，并且可同时通过A相脉冲信号和B相脉冲信号之间的相位关系而检测出移动的方向。
根据本发明，a相/b相信号发生器8配置有基准信号产生部分36、计数比较器37和内部比较器38。计数比较器37的关联脉冲输出信号Pr，和初始位置Z的检测信号Sz均输入至基准信号产生部分36。
将所述内部比较器38的计数值输入至计数比较器37。
将由计数器25输出的绝对内插值的初始值，如在电源接通“on”时，预置在内部比较器38中，当标尺产生移动时，这一计数值将由于反馈脉冲FB而被改变，并且每一栅距移动0-39的计数。
因此，当标尺在计数器25所示的初始栅距之间由某一特定值(初始值)开始移动时，将如图8所示，在这一点产生a相/b相信号，同时使内部比较器38的计数值与该a相/b相信号作同步变化。
由于在内部比较器38到达特定的一个栅距之内的设定值Q时，关联输出信号Pr才由比较器37输出，所以可以由位于每一分割线之间的细分间隔获得的特定位置，来得到该关联输出信号Pr，而且还可以通过在检测出初始检测信号Sz的基准位置处，提取出关联输出信号Pr的方式，与位于栅距之间的绝对内插值同步地获得表示初始位置Z的基准脉冲Pz。
由于这一基准脉冲Pz，与通过对栅距内部细分而输出的所述A相位输出信号或B相位输出信号完全同步输出，即使当标尺由任何方向以任意速度趋近初始位置Z，它始终是一个表示特定位置的信号，因此它可以用非常高的精度设定出基准位置。
如上所述，本发明的结构构成，使其能够与对光栅进行细分、并表示其位置的信号相同步地确定出初始位置信号，所以不论标尺以何种速度通过初始位置，也不论沿何种方向移动，均可以有效地获得高精度的初始信号。
权利要求
1．一种用于产生光学线性标尺的初始信号的装置，其特征在于，包括一个配置有表示至少其初始位置的第一分割线，和以相等的栅距沿纵向刻分的第二分割线的主标尺；一个配置有与所述第一和第二光栅相交叉的分割线的、可以相对于所述主标尺移动的指数标尺；一个光电转换部分，用于检测由所述两个标尺之间的分割线产生的摩尔条纹，并用于产生一个具有正弦波的信号，其相对于单位长度的每个相对移动的一个周期而变化，以及一个表示上述的初始位置范围的初始检测信号，和一个绝对内插组件，根据具有正弦波形的上述信号的相位变化，通过产生内插脉冲信号的方式，输出在所述单位长度内进行内插的内插数据，其特征在于，该装置的构成使得由所述绝对内插组件输出的、表示特定内插位置信息的内插计数值，与表示所述初始位置的初始检测信号的逻辑积，产生出一个初始位置信号。
2．一种如权利要求1所述的、用于产生光学线性标尺的初始信号的装置，其特征在于，所述内插位置信息，是通过表示在所述主标尺分割线之间，细分的绝对值的计数脉冲，和在标尺移动时产生的脉冲信号而形成的。
全文摘要
本发明提供的线性标尺,其基准点信号作为与绝对值同步的信号输出。a/b相信号发生器包括周期计数器,减法器,上下计数器等。细分标尺的绝对值在电源导通时由计数器预置在内部计数器中,标尺移动时计数值由形成a/b相输出信号的反馈脉冲FB改变,当内部计数器到达一个特定栅距内的设定值Q时,由计数比较器输出关联输出信号Pr。通过在检测初始检测信号Sz的基准位置提取关联输出信号Pr,可与内插在栅距内的绝对值同步获得表示初始位置Z的基准脉冲Pz。
文档编号G01D5/244GK1234498SQ99104329
公开日1999年11月10日 申请日期1999年3月26日 优先权日1998年3月27日
发明者上平贵久 申请人:双叶电子工业株式会社