原理，再加上可逆计数器的处理，能很方便的得到所需要的数据。由于莫尔条纹的移动与两光栅尺之间的相对移动是相对应的，故通过检测UA、UB、U。、Ud这4个电压信号的变化情况，便可相应地检测出两光栅尺之间的相对移动。
[0022]光通过透镜照射到标尺光栅与指示光栅上形成莫尔条纹，莫尔条纹通过透镜照射在光敏元件(硅光电池)上。硅光电池按摩尔条纹亮、渐暗、暗、渐亮的位置安装，即每个硅光电池相差π/2个相位。移动测量座，硅光电池所接受到的亮暗程度交替变化，因此硅光电池接收到的是一组正弦波信号。在这里光敏电阻的作用就是将光信号转化为电信号。
[0023]通过放大器整形改变正弦波的幅值与频率，从而得到4个相位依次相差π /2的方波，即进行了 4倍细分，提高系统的分辨率。由于光学信号在硅光电池接收后一般存在正、反两个方向的移动，所以需要通过辨向电路区分其不同方向。将两种波分开输出，根据两路具有一定相位差方波相位的相对导前和滞后的关系作为判别依据，利用74LS194寄存器来存取改变信号位数便于区分两路信号，再利用逻辑电路的与非、或非门运算，输出相应的正反两路方波信号，如图4所示。当莫尔条纹上移时(经过硅光电池BI和硅光电池Β2，此时电压UA、电压仏有信号，电压U c、电压Ud无信号)，则图中或门Mll输出端c有计数脉冲，或门M12输出端c为恒定电平；当莫尔条纹下移时(经过硅光电池B3和硅光电池B4，此时电压Uc,电压Ud有信号，电压Ua、电压Ub无信号)，则图中或门M12输出端c有计数脉冲，或门Mll输出端c为恒定电平。用可逆计数器分别记录上移和下移所形成的脉冲数，即可实现辨向，在可逆计数器上能得到脉冲数N。每得到4个方波脉冲，说明光强经过一个周期，则可以知道移动了一个栅距。
[0024]因本装置所采用的玻璃标尺光栅的分辨率足够高，固无需采用更复杂的细分电路，由于采用的是4倍细分，分辨率提高4倍，所以标尺光栅与指示光栅的相对位移为X，x=l/4NW，其中N为可逆计数器得到的脉冲数;胃为光栅的栅距。
[0025]本装置的校准方法:将装置的两个测头顶端轻微接触，把可逆计数器上的数值归零，视为零点，转动手轮将测量座向右移动，将被测物体固定在万能测量平台上，调整高度后，移动万能测量平台，将被测物体一端与尾座上的硬质合金测头接触，然后转动手轮将测量座向左移动，直至测量座上的测头与被测物体的另一端接触，将温度补偿传感器贴附在被测物体上，以便随时观测被测物体的温度变化。将温度记录下来，经运算得到修正值，补偿到测得的数据中，此时即为校准结果。
【主权项】
1.一种高精度长度测量装置，包括尾座(I)、万能测量平台(4)、测量座(5)、底座(6)和可逆计数器(9)，底座(6)的端面上设有滑轨(10)，万能测量平台(4)和测量座(5)分别安装在滑轨(10)上左右滑动，其特征在于:还包括标尺光栅(8)和光栅测量系统(11)，标尺光栅(8)安装在底座(6)内部，光栅测量系统(11)安装在测量座(5)的底部，可逆计数器(9 )安装在底座(6 )端面上，光栅测量系统(11)与可逆计数器(9 )连接，在尾座(I)和测量座(5)的相对位置分别通过套管(2)固定测头(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度长度测量装置，其特征在于:所述的光栅测量系统(11)包括光源(11.1)、第一透镜(11.2)、标尺光栅(11.3)、指示光栅(11.4)、第二透镜(11.5)、光敏元件(11.6)和电路，指示光栅(11.4)安装在标尺光栅(11.3)上，光源(11.1)、第一透镜(11.2)、标尺光栅(11.3)、指示光栅(11.4)、第二透镜(11.5)及光敏元件(11.6)的中心在同一水平线上，光敏元件(11.6)与电路连接。
3.根据权利要求2所述的一种高精度长度测量装置，其特征在于:所述的光敏元件采用两组硅光电池，一组为硅光电池BI和硅光电池B2，另一组为硅光电池B3和硅光电池B4，电路包括第一整形电路、第二整形电路和辩向电路，第一整形电路的输入端分别连接硅光电池BI和硅光电池B2，第二整形电路的输入端分别连接硅光电池B3和硅光电池B4，第一整形电路和第二整形电路的输出端分别连接辩向电路的输入端，辩向电路的输出端连接到可逆计数器。
4.根据权利要求3所述的一种高精度长度测量装置，其特征在于:所述的电路包括放大器Al、放大器A2、74LS194寄存器S1、S174LS194寄存器S2、或非门M1、或非门M2、或非门M3、或非门M4、或非门M5、或非门M6、与非门M7、与非门M8、与非门M9、与非门M10、或门Mll和或门M12，硅光电池BI的电压信号队通过电阻Rl连接到放大器Al的a脚，硅光电池B2的电压信号仏通过电阻R2连接到放大器Al的b脚，硅光电池B3的电压信号U。通过电阻R3连接到放大器A2的a脚，硅光电池B4的电压信号Ud通过电阻R4连接到放大器A2的b脚，放大器Al的d脚和放大器A2的d脚分别接12V电源，放大器Al的e脚和放大器A2的e脚分别接地；放大器Al的c脚和放大器A2的c脚分别连接电阻R5和电阻R6的一端以及电阻R7和电阻R8的一端后又分别接到寄存器SI的b脚和a脚以及寄存器S2的b脚和a脚，电阻R5和电阻R6的另一端以及电阻R7和电阻R8的另一端分别接12V电源，寄存器SI的c脚以及寄存器S2的c脚分别与e脚连接后，又分别通过电容C2和电容C6接地，然后又分别连接到或非门M2的a脚以及或非门M4的a脚，寄存器SI的d脚以及寄存器S2的d脚分别连接到或非门Ml的a脚以及或非门M3的a脚，然后又分别通过电容Cl和电容C5接地，寄存器SI的g脚以及寄存器S2的g脚分别连接到或非门Ml的b脚以及或非门M3的b脚，然后又分别通过电容C3和电容C7接地，寄存器SI的h脚以及寄存器S2的h脚分别连接到或非门M2的b脚以及或非门M4的b脚，然后又分别通过电容C4和电容C8接地，或非门Ml的c脚分别连接到或非门M5的a脚以及与非门M7的a脚，或非门M2的c脚分别连接到或非门M5的b脚以及与非门M8的b脚，或非门M3的c脚分别连接到或非门M6的a脚以及与非门M9的a脚，或非门M4的c脚分别连接到或非门M6的b脚以及与非门MlO的b脚，或非门M5的c脚分别连接到与非门M7的b脚以及与非门M8的a脚，或非门M6的c脚分别连接到与非门M9的b脚以及与非门MlO的a脚，与非门M7的c脚连接到或门M12的a脚，与非门M8的c脚连接到或门Mll的a脚，与非门M9的c脚连接到或门M12的b脚，与非门MlO的c脚连接到或门Mll的b脚，或门Mll的c脚和或门M12的c脚为输出端分别与可逆计数器连接。
5.根据权利要求1所述的一种高精度长度测量装置，其特征在于:所述的测头(3)采用硬质合金测头。
【专利摘要】本实用新型公开了一种高精度长度测量装置。该装置包括尾座、万能测量平台、测量座、底座和可逆计数器，底座上设有滑轨，万能测量平台和测量座分别安装在滑轨上，本装置尤其设计了标尺光栅和光栅测量系统，标尺光栅安装在底座内部，光栅测量系统安装在测量座的底部，可逆计数器安装在底座端面上，光栅测量系统与可逆计数器连接。由于采用光栅测量系统，与传统的光学测量系统相比较，结构简单，减少了复杂的光学成像系统，消除了人眼读数的误差，大大提高了测量精度，而且使用方便，并且不存在光能的损失，因此可以利用更长的光栅制作测量范围更大的装置。本装置能将数据通过软件自动生成，减少了人为的错误，提高了工作效率。
【IPC分类】G01B11-02
【公开号】CN204535665
【申请号】CN201520178017
【发明人】郭长乐
【申请人】北京量传计量技术服务有限公司
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年3月27日