粗光栅位移测量系统精度与跟踪速度分析

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1、$D";!#=EF!3#1#G3#DHD!31#=;!$!I69JK’$<8890/042".-:+K&&L""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""粗光栅位移测量系统精度与跟踪速度分析王荣秀%!!!袁祥辉%"NJ重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室#重庆%&&&%%$KJ重庆工商大学计算机科学与信息工程学院#重庆%&&&’Z%摘!要!!从()*图像传感器构成的粗线纹光栅位移测量系统的原理出发!对光栅测量系统的精度和跟踪速度这两个最重要的问题进行了理论分析"指出了限制系统精度与跟踪速度的因

2、素!讨论了传感头加速度对系统精度的影响!为进一步研制高精度#高跟踪速度的粗光栅测量系统打下了基础"关键词!!图像传感器!粗线纹光栅!动态位移测量!相位调制中图分类号!/S!%!&1!文献标识码!3!文章编号!%""%$-242"!""-#*$"%-!$"#>::<-.:A.4C3-.:VI096:)2A6P!6.-50[-.2)4*E)589.:0/042"0.5<-0/042$A520/%$!$5630^<8.9:7H<%V30=R@.9:c

3、4")4)52-A$!+64*7)4*F4)R0-5)2A$!+64*7)4*%&&&%%$!(=!KJ$:+6696P!6/8<20-$:)J.4C;4P6-/JD4*J$!+64*7)4*F4)R0-5)2A6P30:+469J.4CO<5)4055$!+64*7)4*%&&&’Z$!(=#>?52-.:2%![8,AB@.C7AIE<.F

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5、%!()*,A.,@E!F@8E,A9E8C<.9!@.:J<.AB<,IJ8FA;A.C;A8,HEA;A.C!I78,A;@BHJ8C<@.%!引言号&这种系统中光栅尺不用密封$传感头与光栅尺之间工作间隙为%-j"&-;;$表面不怕沾有油或传统的光栅测量系统一般是采用接受光栅副的水&同时由于其具有自对准特性$加之线纹间距大$莫尔条纹信号$然后进行电子细分和处理来实现位因而具有接长方便的特点$特别适用于需要进行大移量的测量&但此类基于光强幅度调制的测量系’%(范围测量和定位的各种大中型数控机床&统$为达到信噪比很大的稳定输出$必须使得经莫尔由于粗

6、光栅位移测量系统采用了相位调制方法条纹产生的光电输出电压的交变成分幅值尽可能进行测量$其测量精度和跟踪速度就受到一定的限大&这就要求标光栅和指示光栅之间的距离必须很制&重庆大学光电集成电路研究室研制的基于小"小于等于"&%;;#且稳定$中间不能有异物&而()*图像传感器’=!""的位移测量系统测量误差生产现场环境恶劣$常常会因为污染而使传感器信小于j"&"%;;$分辨率可达%&但传感头的移";号变坏$甚至不能工作&粗光栅位移测量系统继承动速度将严重影响测量$从而限制了系统的应用&了传统光栅测量的优点$同时又改进了它的不足&如何有效地解决这一矛盾$是

7、目前粗光栅位移测量它采用栅距为"&4+-;;的反射式粗线纹光栅尺$系统研究的一个重要课题&下面从粗光栅测量系统光学系统设计成物方远心光路$取消了指示光栅$用的原理出发来讨论限制精度和跟踪速度的各个因自制的专用()*图像传感器’=!""接收粗线纹信素&收稿日期!!""#$%%$!!&!)%-!),半导体光电-!""-年+月第!4卷增刊王荣秀等!!粗光栅位移测量系统精度与跟踪速度分析""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""""!!()*图像传感器的结构号进行采样#信号预处理电路对此采样信号进行保持

8、"放大"滤波等处理!输出正弦型电压信号CS!有()*图像传感器’=!""是一种自扫描光电二!&CS1’U",<.$!,2!