专利名称：一种长光栅传感器接长方法
技术领域：
本发明涉及一种计量用长光栅传感器接长方法。
背景技术：
目前现有的长光栅传感器接长技术主要有两种方法一种是采用玻璃尺对接，即将两根玻璃尺的光栅线条对齐，这种方式工艺性极差，并且在接缝处光信号变化较大，在实际应用中有较大困难；另一种接长发式采用电子接长，采用两个相距一定距离的光栅读数头，轮换读取相同距离、相同测长的多段光栅尺，其特点是使用较短的光栅尺达到长距离的测长，但是其缺点是在使用中安装复杂，光栅尺之间的原始相对位置要求较高。这两种接长方法由于工艺性差在实际产品中无法广泛实施。
发明内容
本发明的技术解决问题是提供一种长光栅传感器接长方法，该方法操作简单、接缝处光信号变化小，接长效果好。
本发明的技术解决方案是长光栅传感器接长方法，其特点在于采用两个光栅读数头读取两个或两个以上断开的光栅尺，通过光栅尺上接缝处光闸进行光电转换，再经过数字转换电路在两光栅读数头之间进行转换，从而实现光栅信号的连续输出，达到长光栅传感器接长的目的。
光栅尺上接缝处的光闸由透光率很高的亮区组成，区别于光栅尺刻线区外的暗区其光闸透光区的长度小于读数头上两指示光栅的距离。
本发明的原理是当两读数头从左向右运动，若以第一个读数头作为主读数头读取正常光栅信号，另有第二个读数头作为辅助读数头，当第一读数头接近光栅尺接缝时，光栅尺上提供一个光闸信号触发第一个读数头的光电管，数字转换电路将光栅读数状态从第一个读数头迅速转换到第二读数头，而此时第二读数头已走过光栅接缝。若以第二个读数头作为主读数头读取正常光栅信号，另有一个读数头第一个作为辅助读数头，当第二读数头接近光栅尺接缝时，光栅尺上提供一个光闸信号触发第二读数头的光电管，数据转换电路将光栅读数状态从第二读数头迅速转换到第一读数头，读数头走过光栅接缝而第一读数头接近光栅尺接缝时，接缝处的光闸信号触发第一读数头，数字转换电路又将光栅读数状态从第一读数头转换回第二读数头，通过这两种情况从而实现光栅接长的目的。
本发明与现有技术相比具有的有益效果是操作简单、接缝处光信号变化小，接长效果好，可实现光栅尺的无限接长。
图1为本发明的原理结构示意图；图2为本发明数字转换电路电原理图。
具体实施例方式
如图1所示，两光栅尺接缝处两边制作出独特的光闸信号，为两读数头转换提供基准信号。两读数头从左向右运动。假设第一种情况以读数头T1作为主读数头读取正常光栅信号，另有一个读数头T2作为辅助读数头，当读数头T1接近光栅尺接缝时，光栅尺上提供一个光闸信号触发T1读数头的光电管，处理电路将光栅读数状态从T1迅速转换到T2读数头，而此时T2读数头已走过光栅接缝。假设第二种情况以读数头T2作为主读数头读取正常光栅信号，另有一个读数头T1作为辅助读数头，当读数头T2接近光栅尺接缝时，光栅尺上提供一个光闸信号触发T2读数头的光电管，数据转换电路将光栅读数状态从T2迅速转换到T1读数头，读数头走过光栅接缝而T1读数头接近光栅尺接缝时，接缝处的光闸信号触发T1读数头，数字转换电路又将光栅读数状态从T1转换回T2读数头，通过这两种情况从而实现光栅接长的目的。
图1中光闸长度的范围，L1为单个光栅尺的光闸长度，L2为两个读数头零位间的距离，L3为单个读数头的零位到四个信号窗口的最远距离，LX为接缝宽度，要让电路正常工作，必须保证L1在下面的范围内2L3＜2L1+LX＜L2…………①本发明对光栅尺接缝处的光闸长度有一定要求，对光栅尺之间的原始相对位置要求不高，并且在工艺条件许可下，光栅尺可以无限接长。
如图2所示，数字转换电路由3个TTL集成IC构成，其中U1(74LS02)是2输入四或非门、U2(74LS75)是四位双稳态D型锁存器、U3(74LS257)是四数据选择器。该电路的工作原理如下(因为读数头两个方向移动时电路工作原理一样，现只以读数头从左到右移动为例)(1)当读数头处于图1位置I时，由于T1与T2两个读数头都没有取到光闸信号，即Z1与Z2都为0电平，经过U1后输出两个信号D与G，这时D和G都为0电平，因为U2是0电平锁存，故U2锁存，U2输出信号Q＝Q0，即输出为0电平，对于U3来说，即选择T1读数头所读取的数据，最后输出为A＝A1、B＝B1。
(2)当读数头向右移动到位置II时，T2取到光闸信号，这时Z1仍为0电平，而Z2变为1电平，经过U1后输出信号D为0电平，G为1电平，U2不锁存，U2输出信号Q＝D，即输出为0电平，通过数据选择器U3最后输出为A＝A1、B＝B1。
(3)当读数头继续向右移动到位置III时，T1取到光闸信号，而T2已经通过了光闸区，这时Z1为1电平，Z2为0电平，经过U1后输出信号D和G均为1电平，U2不锁存，U2输出信号Q＝D，即输出为1电平，通过数据选择器U3选择T2读数头所读取的数据，最后输出为A＝A2、B＝B2。
(4)当读数头再向右移动到位置IV时，T1也通过了光闸区，这时Z1与Z2都为0电平，经过U1后输出D与G均为0电平，U2锁存，U2输出信号Q＝Q0，即输出1电平，通过数据选择器U3最后输出为A＝A2、B＝B2。
在读数头从左到右移动的过程中，因为接缝处不一定跟光闸区一样是透光的，故还可能出现下面这两个过程(这时认为接缝处不透光)(5)当读数头经过位置II后，T2经过接缝处，这时由于要满足不等式①，故T1还没有到光闸区，因此Z1与Z2均为0电平，经过U1后输出D与G为0电平，U2锁存，U2输出Q＝Q0，由于Q0为0电平(由步骤(2)得)，所以Q为0电平，通过数据选择器U3选择T1读数头取数，最后输出A＝A1、B＝B1。
(6)当读数头经过位置III后，T1经过接缝处，为了满足不等式①，T2必定已经通过了光闸区，这时Z1与Z2均为0电平，经过U1后输出D与G为0电平，U2锁存，U2输出Q＝Q0，由于Q0为1电平(由步骤(3)得)，所以Q为1电平，通过数据选择器U3选择T2读数头取数，最后输出A＝A2、B＝B2。
通过以上几种情况就可以实现光栅尺电子接长。
权利要求
1.长光栅传感器接长方法，其特征在于采用两个光栅读数头读取两个或两个以上断开的光栅尺，通过光栅尺上接缝处的光闸进行光电转换，再经过数字转换电路在两光栅读数头之间进行转换，从而实现光栅信号的连续输出，达到长光栅传感器接长的目的。
2.根据权利要求1所述的长光栅传感器接长方法，其特征在于光栅尺上接缝处的光闸由透光率很高的亮区组成，其光闸透光区的长度小于读数头上两指示光栅的距离。
3.根据权利要求1所述的长光栅传感器接长方法，其特征在于所述的两读数头转换的数字处理电路由2输入四或非门电路U1、四位双稳态D型锁存器U2及四数据选择器U3三个TTL集成IC串接组成。
4.根据权利要求1所述的长光栅传感器接长方法，其特征在于2输入四或非门电路U1由74LS02构成，四位双稳态D型锁存器U2由74LS75构成，四数据选择器U3由74LS257构成。
全文摘要
长光栅传感器接长方法，采用两个光栅读数头读取两个或两个以上断开的光栅尺，利用光栅尺上光闸信号进行光电转换，再经过数据转换电路实现两光栅读书头信号的转换，使光栅传感器信号连续输出，达到长光栅传感器接长的目的。本发明操作简单、接缝处光信号变化小，接长效果好，可实现光栅尺的无限接长。
文档编号G01D5/26GK1506659SQ0215395
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月9日 优先权日2002年12月9日
发明者尹川, 黄勇, 尹 川 申请人:中国科学院光电技术研究所