增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，涉及光栅尺制造工艺领域，解决了现有指示光栅的定位粘接装置存在的指示光栅手工粘接过程中由于无法精确控制指示光栅的三维调整量、滑架的压紧力以及胶水的收缩力而导致粘接的一致性差、成品率低、测量精度低的问题。该装置中的主光栅上表面与滑架的三个上轴承接触区域形成深度为0.03～0.04mm的凹陷区，包括吸取指示光栅并将指示光栅放置于主光栅上的光栅拾取组件、夹取滑架并将滑架放置于主光栅上实现滑架的移动与定位的滑架定位组件、实现指示光栅三自由度调整的闭环控制的三维调整组件、实现点胶与固化的点胶固化组件。本发明专利技术的全自动化粘接提高了粘接精度、测量精度及成品率，粘接的一致性较好。
【技术实现步骤摘要】
增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置
本专利技术涉及光栅尺制造工艺
，具体涉及一种增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置。
技术介绍
数控机床上使用的光栅尺由主光栅1与指示光栅2组成，其中主光栅1粘接在尺壳上，指示光栅2粘接在滑架3上，指示光栅2的结构如图2所示，滑架3通过五个轴承(三个上轴承3-1和两个侧轴承3-2)作用于主光栅1上，滑架3的结构如图3所示，当滑架3带动指示光栅2在主光栅1上移动时，利用光的莫尔效应，将位置移动转变成明暗相间的莫尔条纹的移动，再由光电接收器件转换成数字量信号。指示光栅2粘接在滑架3上需要满足两个技术指标：第一，指示光栅2与主光栅1之间的间隙为0.03～0.04mm，间隙越小，光电信号的直流电平越小、信号幅度越高，有利于后续电子学的处理，如果间隙过小，当光栅尺在实际应用中不可避免的有颗粒污染时，会造成主光栅1和指示光栅2之间的磨损，降低光栅尺的使用寿命；第二，指示光栅2与主光栅1形成的莫尔条纹宽度要达到50～70mm，这就要求两光栅栅线的夹角约小于1′，如果夹角过大，则会降低增量信号细分质量，进而影响测量精度。现有的指示光栅粘接方式主要依靠手工粘接，通过人眼观察莫尔条纹的长度来判断指示光栅2与主光栅1的栅线是否对齐。公开号为CN102607419A的中国专利公开了一种指示光栅的定位粘接装置，该装置采用一种微调机构以及CCD相机获得莫尔条纹图像实现对指示光栅2粘接。该装置相比于纯手工粘接有一定的优越性，但其主要步骤依旧采用手工操作，手工粘接过程中，指示光栅2的三维调整量、滑架3的压紧力以及胶水的收缩力无法精确控制，进而导致粘接的一致性得不到保证，成品率低，降低了光栅尺的整体测量精度。
技术实现思路
为了解决现有指示光栅的定位粘接装置存在的指示光栅手工粘接过程中由于无法精确控制指示光栅的三维调整量、滑架的压紧力以及胶水的收缩力而导致粘接的一致性差、成品率低、测量精度低的问题，本专利技术提供一种增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，包括多个指示光栅、多个滑架、基座、固定在基座上的支架、固定在支架上的主光栅，所述主光栅上表面与滑架的三个上轴承接触区域形成深度为0.03～0.04mm的凹陷区；还包括：安装在基座上的导轨、光栅拾取组件、滑架定位组件、三维调整组件，固定在支架上的点胶固化组件；所述光栅拾取组件用于吸取指示光栅并将指示光栅放置于主光栅上；所述滑架定位组件用于夹取滑架并将滑架放置于主光栅上实现滑架的移动、压紧和定位，包括安装在基座上的滑架转盘和滑架转盘电机、固定在导轨的第二滑块上的电动位移台、固定在电动位移台的滑块上且可随滑块沿电动位移台垂直于导轨方向移动的滑架臂、固定在滑架臂一端且用于夹取滑架的滑架夹持器、固定在导轨上且与第二滑块相连的滑架伺服电机、固定在主光栅下表面的三个磁铁；所述滑架转盘与滑架转盘电机相连且可在滑架转盘电机的驱动下每次旋转一固定角度，多个滑架均布在滑架转盘上，所述滑架伺服电机驱动导轨的第二滑块沿导轨移动同时带动电动位移台和滑架臂沿平行于导轨方向移动，所述三个磁铁分别与滑架的三个上轴承相对应，当滑架靠近主光栅时，通过三个磁铁将滑架吸附在主光栅上表面；所述三维调整组件用于实现指示光栅三自由度调整的闭环控制，包括安装在基座上的三维调整台、固定在三维调整台上且用于夹取指示光栅的光栅夹持器、分别安装在主光栅两侧的CCD相机和CCD光源；所述主光栅位于光栅夹持器前端，所述光栅夹持器夹取指示光栅后在三维调整台的带动下实现指示光栅的三自由度调整，所述光栅夹持器在点胶固化过程中始终夹紧指示光栅，通过CCD相机获得莫尔条纹图像数据并计算调整量，根据调整量调整指示光栅的位置，直至指示光栅与主光栅之间形成的莫尔条纹宽度达到50～70mm；所述点胶固化组件用于实现指示光栅与滑架之间的点胶与固化，通过点胶固化组件实现一次运动就可完成点胶和固化全过程。还包括安装在基座上且位于主光栅前端用于放置滑架的托盘，所述导轨位于托盘外侧。所述光栅拾取组件包括安装在基座上的光栅转盘和光栅转盘电机、固定在导轨的第一滑块上的光栅臂、固定在光栅臂一端的直线电机、与直线电机的螺母相连且用于吸取和升降指示光栅的吸盘、固定在导轨上且与第一滑块相连的光栅伺服电机；所述光栅转盘与光栅转盘电机相连且可在光栅转盘电机的驱动下每次旋转一固定角度，多个指示光栅均布在光栅转盘上，所述光栅伺服电机驱动导轨的第一滑块沿导轨移动同时带动光栅臂、直线电机、吸盘和指示光栅移动。所述点胶固化组件包括固定在支架上的微型导轨、固定在微型导轨一端的点胶伺服电机、依次固定在微型导轨的滑块上用于点紫外胶的两个并排的点胶头、用于拍摄滑架以获得准确点胶位置的摄像头和用于紫外照射固化的紫外光源；所述微型导轨的滑块位于主光栅上方，所述点胶伺服电机驱动微型导轨的滑块移动同时带动两个点胶头、摄像头和紫外光源沿微型导轨移动。所述指示光栅的个数为N1个，N1个指示光栅均布在光栅转盘上，所述光栅转盘每次旋转一固定角度θ1，且N1为正整数。所述滑架的个数为N2个，N2个滑架均布在滑架转盘上，所述滑架转盘每次旋转一固定角度θ2，且N2为正整数。所述滑架的个数与指示光栅的个数相同且所述滑架转盘转动的角度与光栅转盘转动的角度相同。所述CCD相机安装在基座上且位于主光栅下方，同时所述CCD光源安装在微型导轨的滑块上且位于主光栅上方，利用CCD相机获得的莫尔条纹图像数据作为反馈量实现了指示光栅三自由度调整的闭环控制。所述CCD相机和CCD光源均可以通过安装座固定在基座上，且所述CCD相机位于在主光栅上方，同时所述CCD光源位于主光栅下方，利用CCD相机获得的莫尔条纹图像数据作为反馈量实现了指示光栅三自由度调整的闭环控制。所述三维调整台为两个移动自由度和一个旋转自由度，两个移动自由度用于调节指示光栅与滑架的相对位置，移动自由度分辨率为0.1mm以下，旋转自由度用于调节CCD相机获得的莫尔条纹宽度，旋转自由度分辨率为20″。本专利技术的有益效果是：本专利技术的增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置实现了指示光栅粘接的全自动化：通过利用CCD相机获得的莫尔条纹图像数据作为反馈量以实现指示光栅三自由度调整的闭环控制，提高了指示光栅的调整精度；利用磁铁吸附实现滑架定位，确保滑架的轴承与主光栅紧密接触；整个粘接过程中，光栅夹持器始终夹紧指示光栅，避免由于胶水的收缩力而导致两光栅间隙达不到要求，提高了粘接精度以及成品率，同时保证了粘接的一致性。附图说明图1为本专利技术中的主光栅的结构示意图。图2为现有的指示光栅的结构示意图。图3为现有的滑架的结构示意图。图4为本专利技术的增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置的等轴测图。图5为本专利技术的光栅拾取组件的等轴测图。图6为本专利技术的滑架定位组件的等轴测图。图7为本专利技术的三维调整组件的等轴测图。图8为本专利技术的点胶固化组件的等轴测图。图9为点胶位置示意图。图中：1、主光栅，1-1、凹陷区，2、指示光栅，3、滑架，3-1、上轴承，3-2、侧轴承，4、光栅拾取组件，5、滑架定位组件，6、三维调整组件，7、点胶固化组件，8、托盘，9、光栅转盘，10、直线电机，11、吸盘，12、光栅臂，13本文档来自技高网...
【技术保护点】
增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，包括多个指示光栅(2)、多个滑架(3)、基座(30)、固定在基座(30)上的支架(31)、固定在支架(31)上的主光栅(1)，所述主光栅(1)上表面与滑架(3)的三个上轴承(3‑1)接触区域形成深度为0.03～0.04mm的凹陷区(1‑1)；其特征在于，还包括：安装在基座(30)上的导轨(13)、光栅拾取组件(4)、滑架定位组件(5)、三维调整组件(6)，固定在支架(31)上的点胶固化组件(7)；所述光栅拾取组件(4)用于吸取指示光栅(2)并将指示光栅(2)放置于主光栅(1)上；所述滑架定位组件(5)用于夹取滑架(3)并将滑架(3)放置于主光栅(1)上实现滑架(3)的移动、压紧和定位，包括安装在基座(30)上的滑架转盘(15)和滑架转盘电机(33)、固定在导轨(13)的第二滑块(13‑2)上的电动位移台(18)、固定在电动位移台(18)的滑块上且可随滑块沿电动位移台(18)垂直于导轨(13)方向移动的滑架臂(17)、固定在滑架臂(17)一端且用于夹取滑架(3)的滑架夹持器(16)、固定在导轨(13)上且与第二滑块(13‑2)相连的滑架伺服电机(19)、固定在主光栅(1)下表面的三个磁铁(20)；所述滑架转盘(15)与滑架转盘电机(33)相连且可在滑架转盘电机(33)的驱动下每次旋转一固定角度，多个滑架(3)均布在滑架转盘(15)上，所述滑架伺服电机(19)驱动导轨(13)的第二滑块(13‑2)沿导轨(13)移动同时带动电动位移台(18)和滑架臂(17)沿平行于导轨(13)方向移动，所述三个磁铁(20)分别与滑架(3)的三个上轴承(3‑1)相对应，当滑架(3)靠近主光栅(1)时，通过三个磁铁(20)将滑架(3)吸附在主光栅(1)上表面；所述三维调整组件(6)用于实现指示光栅(2)三自由度调整的闭环控制，包括安装在基座(30)上的三维调整台(22)、固定在三维调整台(22)上且用于夹取指示光栅(2)的光栅夹持器(21)、分别安装在主光栅(1)两侧的CCD相机(23)和CCD光源(24)；所述主光栅(1)位于光栅夹持器(21)前端，所述光栅夹持器(21)夹取指示光栅(2)后在三维调整台(22)的带动下实现指示光栅(2)的三自由度调整，所述光栅夹持器(21)在点胶固化过程中始终夹紧指示光栅(2)，通过CCD相机(23)获得莫尔条纹图像数据并计算调整量，根据调整量调整指示光栅(2)的位置，直至指示光栅(2)与主光栅(1)之间形成的莫尔条纹宽度达到50～70mm；所述点胶固化组件(7)用于实现指示光栅(2)与滑架(3)之间的点胶与固化，通过点胶固化组件7实现一次运动就可完成点胶和固化全过程。...
【技术特征摘要】
1.增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，包括多个指示光栅(2)、多个滑架(3)、基座(30)、固定在基座(30)上的支架(31)、固定在支架(31)上的主光栅(1)，所述主光栅(1)上表面与滑架(3)的三个上轴承(3-1)接触区域形成深度为0.03～0.04mm的凹陷区(1-1)；其特征在于，还包括：安装在基座(30)上的导轨(13)、光栅拾取组件(4)、滑架定位组件(5)、三维调整组件(6)，固定在支架(31)上的点胶固化组件(7)；所述光栅拾取组件(4)用于吸取指示光栅(2)并将指示光栅(2)放置于主光栅(1)上；所述滑架定位组件(5)用于夹取滑架(3)并将滑架(3)放置于主光栅(1)上实现滑架(3)的移动、压紧和定位，包括安装在基座(30)上的滑架转盘(15)和滑架转盘电机(33)、固定在导轨(13)的第二滑块(13-2)上的电动位移台(18)、固定在电动位移台(18)的滑块上且可随滑块沿电动位移台(18)垂直于导轨(13)方向移动的滑架臂(17)、固定在滑架臂(17)一端且用于夹取滑架(3)的滑架夹持器(16)、固定在导轨(13)上且与第二滑块(13-2)相连的滑架伺服电机(19)、固定在主光栅(1)下表面的三个磁铁(20)；所述滑架转盘(15)与滑架转盘电机(33)相连且可在滑架转盘电机(33)的驱动下每次旋转一固定角度，多个滑架(3)均布在滑架转盘(15)上，所述滑架伺服电机(19)驱动导轨(13)的第二滑块(13-2)沿导轨(13)移动同时带动电动位移台(18)和滑架臂(17)沿平行于导轨(13)方向移动，所述三个磁铁(20)分别与滑架(3)的三个上轴承(3-1)相对应，当滑架(3)靠近主光栅(1)时，通过三个磁铁(20)将滑架(3)吸附在主光栅(1)上表面；所述三维调整组件(6)用于实现指示光栅(2)三自由度调整的闭环控制，包括安装在基座(30)上的三维调整台(22)、固定在三维调整台(22)上且用于夹取指示光栅(2)的光栅夹持器(21)、分别安装在主光栅(1)两侧的CCD相机(23)和CCD光源(24)；所述主光栅(1)位于光栅夹持器(21)前端，所述光栅夹持器(21)夹取指示光栅(2)后在三维调整台(22)的带动下实现指示光栅(2)的三自由度调整，所述光栅夹持器(21)在点胶固化过程中始终夹紧指示光栅(2)，通过CCD相机(23)获得莫尔条纹图像数据并计算调整量，根据调整量调整指示光栅(2)的位置，直至指示光栅(2)与主光栅(1)之间形成的莫尔条纹宽度达到50～70mm；所述点胶固化组件(7)用于实现指示光栅(2)与滑架(3)之间的点胶与固化，通过点胶固化组件(7)实现一次运动就可完成点胶和固化全过程。2.根据权利要求1所述的增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，其特征在于，还包括安装在基座(30)上且位于主光栅(1)前端用于放置滑架(3)的托盘(8)，所述导轨(13)位于托盘(8)外侧。3.根据权利要求1所述的增量式光栅尺指示光栅自动粘接装置，其特征在于，所述光栅拾取组件(4)包括安装在基座(30)上的光栅转盘(9)和光栅转盘电机(32)、固定在导轨(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：李小虎，李英志，孙强，王鹤，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22
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