专利名称：光栅数字式千、百分表的制作方法
技术领域：
本实用新型是应用反射光栅测量原理和专用大规模集成电路，将机械齿轮齿条分度的传统机械表，改变为具有精度高、稳定性好、寿命长的数字显示式千、百分表。其测量精度可达到0.01－－0.001mm。
现今工业 中使用的千、百分表仍延用五、六十年代的机械表，是利用齿轮齿条传动分度的原理，其机械零件的加工精度和装配中配合间隙等是误差产生的主要根源。大多数的机械式千、百分表还都使用指针式读数，容易产生读数误差。随着科学技术的高度发展，产品不断更新换代，各种量具都要求具有高精度、多功能、数字化、长寿命、操作简单并可与计算机系统联网等功能。本实用新型正是具备以上特点的一种新型精密测量工具。
本实用新型光栅数字式千、百分表可以实现数字式测量，具有多种功能，还可与数控系统、计算机联网提高自动化加工与测量水平。
本实用新型构成的关键技术特征如下1、测量尺带采用反射光栅。反射光栅结构紧凑，体积小，按装调整工艺性好，适合小型量具、量仪上使用。
2、液晶显示专用大规模集成电路在我国第一次成功地开发出单片制光栅专用大规模集成电路。集成度5000门，面积4×4mm2。其功能包括光栅原始信号处理、辨向、分辨率选择、加减与方向控制、双向计数、译码、液晶显示，同时还有清“零”、“位”置数、“字”置数、公英制转换、欠压指示、三分钟断电和数据输出接口功能。
本实用新型的优点是1、光栅数字式千、百分表将原有机械原理制作的指针式千、百分表改变为光电测量数字式的新型千、百分表，实现数字化。
2、由齿轮齿条传动与分度原理，转变为适合精密测量的光栅式测量原理(非按触式测量)其正反向、重复性及测量精度和稳定性成倍提高。
3、将机械式公制千、百分表，英制千、百分表合并为一体，即可公制测量又可英制测量。
4、具有数字输出接口可与数控系统或计算机联网，可实现加工与测量自动化。
5、体积小、寿命长、操作简便直观。
为了对该实用新型光栅数字式千、百分表的原理结构及优点更进一步的了解，下面结合一个优选实施例并参照附图详细说明。
图1本实用新型光栅数字式千、百分表的优选实施例正视图。
图2该优选实施例侧面剖视图。
图3该优选实施例的单片制光栅专用大规模集成电路框图。
图4该优选实施例的光电转换，信号处理及显示系统逻辑框图。
由图1和图2可看出该实用新型光栅数字式千、百分表优选实施例的外形和基本结构。它是由测量杆(06)，测头(07)，上轴套(04)，下轴套(05)，标尺光栅(18)，指示光栅(19)，光电转换头(20)，光电放大板(25)，装有专用集成电路的主电路板(16)，液晶片(14)，清“零”键(12)，公英制转换键(13)，电池组(21)组成。
其中标尺光栅(18)是测量的基准元件，根据不同精度和分辨率要求可选择不同线纹密度的光栅尺，该光栅尺的精度可保证在0.01－－0.001mm之间。光电转换部分包括反射式光电转换头(20)，指示光栅(19)，光电转换器件和光电放大板(25)。当装有标尺光栅(18)的测杆(06)与光电转换头(20)上的指示光栅(19)相对运动时，在发光管光照下能拾取明暗间隙的干涉条纹，通过光电放大板(25)形成两路反映位移量的方波信号，该方波信号送入图3的MS1，MS2端子。
图3是电子测量与信号处理部分，电信号处理与控制逻辑(26)，加／减计数器(27)，公英制转换(28)，时序逻辑(29)，数据锁存与输出接口(30)，译码(31)和段驱动器(32)组成。信号处理与控制逻辑(26)在接收两路光栅信号MS1和MS2后，根据C2，S4，S5决定分辨能力，C1决定加减方向，mm／in决定公制测量还是英制测量后即可向加／减计数器(27)输入计数脉冲和加减运算控制电平，加／减计数器将计算数据送入数据锁存器(30)，如英制测量时该计数状态要先经公英制转换逻辑(28)处理后再送入数据锁存器(30)，数据锁存器在保持键(HOLD)作用下可将测量数据锁住并通过ACK和RDY控制端子将数据DATA送入计算机。译码器(31)和段驱动器(32)完成测量数据的译码和驱动功能并直接与液晶片(14)连接，显示出测量结果。
图4为光电转换，信号处理及显示系统逻辑框图。光电转换头(20)上的发光管与光电管在测杆相对壳体移动时形成光电信号，经光电放大器(25)放大整形成MS1和MS2两路方波并送入专用大规模集成电路(16)，专用电路根据产品精度及使用要求对输入信号进一步控制与处理，并将测量的位移值显示在液晶片(14)上。
以上描述的是光栅数字式千、百分表一个优选实施例，在本实用新型构思下还可作出各种内外径千、百分表，高度尺，深度尺等也属于本实用新型的范围。
权利要求1.光栅数字式千、百分表由壳体、测杆、光栅付、光电转换器、专用大规模集成电路、液晶显示器组成、其特征在于，所述标尺光栅(18)的表面上刻有不同密度的光栅线纹，它与光电转换头(20)上的指示光栅(19)在一定配合间隙下相对直线运动时，产生光学干涉条纹，发光二极管的发射光经该条纹后反射到光电接收管上，形成反映位移信息的光电信号，再经光电放大板(25)前置放大整形处理成为脉冲信号并送入专用大规模集成电路完成插补辨向、运算、计数译码，并将被测物体的几何尺寸以数字方式在液晶片(14)上显示出来。
2.根据权利要求1的光栅数字式千、百分表，其特征在于所述专用大规模集成电路是光栅专用的单片制大规模集成电路，它由5000个门电路组成，芯片面积4×4mm2。
3.根据权利要求2的光栅数字式千、百分表，其特征在于该专用大规模集成电路的逻辑内容由光电信号处理与控制逻辑(26)、加／减计数器(27)、公英制转换(28)、时序电路(29)、数据锁存与输出接口(30)、译码(31)和段驱动(32)组成。
专利摘要本实用新型为光栅数字式千、百分表由壳体、测杆、光栅副、光电转换器、专用大规模集成电路、液晶显示器组成，与千、百分表测杆一体的标尺光栅和与壳体上光电转换头一体的指示光栅保持一定测量间隙，当它们相对直线运动时产生光学干涉条纹，利用光的干涉和反射原理，发光二极管的发射光经干涉条纹后反射到光电接收管上，形成反映位移信息的光电信号，该信号送入单片制光栅专用大规模集成电路进行整形、插补、辨向、运算、计数译码后，将被测物体的几何尺寸用数字方式直观地显示在液晶片上。
文档编号G01B11/02GK2151437SQ9224184
公开日1993年12月29日 申请日期1992年11月26日 优先权日1992年11月26日
发明者王忠祜 申请人:王忠祜