用于光栅尺的反射式光学读数头制造技术

本实用新型专利技术涉及一种用于光栅尺的反射式光学读数头。该用于光栅尺的反射式光学读数头包括：由玻璃体封装的反射式光学编码器，信号细分器以及信号输出接口；所述光学编码器，信号细分器以及信号输出接口顺序电性连接，当所述反射式光学读数头贴近光栅尺并相对平行移动时，所述光学编码器有效读取到光栅尺的刻划线信息并输出VA相和VB相两路的正余弦模拟信号至信号细分器，所述信号细分器处理接收到的所述正余弦模拟信号形成数字式脉冲信号，输出至信号输出接口并对外输出。本实用新型专利技术的用于光栅尺的反射式光学读数头，能够读取20um栅距的光栅信号，可以满足光学读数头的小体积以及高精度的需求。高精度的需求。高精度的需求。

【技术实现步骤摘要】
用于光栅尺的反射式光学读数头


[0001]本技术涉及电机位置反馈系统，尤其涉及一种用于光栅尺的反射式光学读数头。

技术介绍

[0002]光栅尺是直线运动系统中常用的测量装置，通常用来对直线位置进行检测，作为伺服系统的全闭环位置反馈。位置反馈系统包括光栅尺和读数头两个部件，常见的读数头利用光干涉的原理，读数头在光栅尺上平移时，读数头内部光源发出的光线照射到测量光栅，光线通过反射方式进入指示光栅，由于测量光栅与指示光栅存在一定夹角θ，根据光线干涉的原理，在指示光栅上形成明暗相间的干涉条纹，读数头感应器将干涉条纹转换成电信号，即可计算出直线运动的位置信息。
[0003]现有的光栅读数头由于设计原理不一样，设计方案不一样，以及封装结构的原因，体积尺寸做得比较大，不利于在狭小的空间内安装，并且分辨率低。随着半导体设备的兴起，直线运动系统要求高精度、高分辨率的编码器，紧凑化也将成为一种趋势，因此小体积高精度的读数头有迫切的市场需求。

技术实现思路

[0004]因此，本技术的目的在于提供一种用于光栅尺的反射式光学读数头，满足光学读数头的小体积以及高精度的需求。
[0005]为实现上述目的，本技术提供了一种用于光栅尺的反射式光学读数头，主要包括：由玻璃体封装的反射式光学编码器，信号细分器以及信号输出接口；所述光学编码器，信号细分器以及信号输出接口顺序电性连接，当所述反射式光学读数头贴近光栅尺并相对平行移动时，所述光学编码器有效读取到光栅尺的刻划线信息并输出VA相和VB相两路的正余弦模拟信号至信号细分器，所述信号细分器处理接收到的所述正余弦模拟信号形成数字式脉冲信号，输出至信号输出接口并对外输出。
[0006]其中，还包括Z相信号感应器，所述Z相信号感应器电性连接所述信号细分器，所述Z相信号感应器感应到磁场或者感应到光栅尺上的零位刻划线后输出Z相方波信号至信号细分器，所述信号细分器处理接收到所述的Z相方波信号形成差分式数字脉冲信号，输出至信号输出接口并对外输出。所述Z相信号感应器可以由所述反射式光学编码器内置，也可以在电路板中外置。
[0007]其中，所述光栅尺由10um的暗刻划条纹和10um的透明条纹构成，从而形成20um栅距的明暗条纹交替的光栅尺。从而，本技术的反射式光学读数头能够读取20um栅距的光栅信号。
[0008]其中，所述Z相信号感应器为PCB电路板中外置的霍尔感应器，其型号为SC2430或者同类型传感器
[0009]其中，所述光学编码器、信号细分器以及信号输出接口设置在一PCB电路板上，所
述PCB电路板相对的两顶角上还分别设置了定位孔。
[0010]其中，所述PCB电路板上还设有Z相信号感应器。
[0011]其中，所述反射式光学编码器是一种玻璃体封装的元器件，所述玻璃体封装分为两层结构，下面一层为芯片的衬底材料，光学编码器内部的所有电路都建立在衬底材料之上，芯片的引脚分布在衬底材料底部；上面一层为透明玻璃体材料，对光学编码器内部的所有电路进行封装保护，同时光学编码器内部的LED光源发出的可见光可以穿透玻璃体发射出去。
[0012]其中，所述光学编码器包括：LED光源，LED驱动电路，包括光电二极管阵列的光电二极管单元，以及信号处理单元；所述LED驱动电路连接并驱动LED光源发射出可见光，经过光学编码器内部的一个狭缝形成衍射图像，投射至对应的光栅尺上；所述光电二极管阵列接收对应的光栅尺所反射回的衍射图像并形成相应的电信号，所述光电二极管单元连接并输入所述电信号至信号处理单元进行处理，所述信号处理单元输出VA相和VB相两路的正余弦模拟信号。
[0013]其中，所述信号细分器包括：A相输入模块、B相输入模块、信号处理模块、信号生成模块以及信号输出模块；所述A相输入模块、B相输入模块电性连接所述信号处理模块，所述信号处理模块电性连接所述信号输出模块；所述A相输入模块用于接收VA相正弦模拟信号VA+和VA
‑
，所述B相输入模块用于接收VB相余弦模拟信号VB+和VB
‑
，所述信号处理模块通过其包含的信号生成模块将其接收到的VA相正弦模拟信号、VB相余弦模拟信号加以处理形成相应的信号输出至信号输出模块以对外输出。
[0014]其中，所述信号细分器还包括存储模块和通讯接口模块，所述存储模块电性连接通讯接口模块，所述通讯接口模块作为编程接口以输入所述信号细分器的参数设置，所述存储模块保存所述的信号细分器的参数设置。
[0015]其中，所述信号细分器还包括Z相输入模块，所述Z相输入模块电性连接所述信号处理模块；所述Z相输入模块用于接收Z相信号感应器输出的Z相方波信号，所述信号处理模块通过其包含的信号生成模块将其接收到的Z相方波信号加以处理形成差分式数字脉冲信号输出至信号输出模块以对外输出。所述信号处理模块对Z相方波信号的相位角和输出脉冲宽度进行调理，输出符合需求的信号。
[0016]综上，本技术的用于光栅尺的反射式光学读数头，可以满足光学读数头的小体积以及高精度的需求。
附图说明
[0017]下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其他有益效果显而易见。
[0018]附图中，
[0019]图1为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头一较佳实施例的电路方框图；
[0020]图2为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头的工作原理示意图；
[0021]图3为图1所示实施例的PCB设计示意图；
[0022]图4为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头一较佳实施例的光学编码器的电路结构示意图；
[0023]图5为图4所示光学编码器的外部俯视图；
[0024]图6为图4所示光学编码器形成的正余弦模拟信号图；
[0025]图7为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头一较佳实施例的信号细分器的电路方框图；
[0026]图8为图7所示信号细分器形成的正余弦数字信号方波图；
[0027]图9为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头一较佳实施例的霍尔传感器的外部示意图。
具体实施方式
[0028]参见图1，其为本技术用于光栅尺的反射式光学读数头一较佳实施例的电路方框图。本技术反射式光学读数头电路主要由反射式光学编码器10和信号细分器20组成，主要元器件只有2个，其中反射式光学编码10为14pin脚的玻璃体封装，因此能够制作出小体积小尺寸的读数头。进一步还可以包括信号输出接口40以对外输出信号。光学编码器10，信号细分器20以及信号输出接口40顺序电性连接，当所述反射式光学读数头贴近光栅尺并相对平行移动时，所述光学编码器10有效读取到光栅尺的刻划线信息并输出VA相和VB相两路的正余弦模拟信号至信号细分器20，所述信号细分器20处理接收到的所述正余弦模拟信号形成数字式脉冲信号，输出至信号输出接口40并对外输出，对此脉冲信号进行计数统计即可计算出本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，包括：由玻璃体封装的反射式光学编码器，信号细分器以及信号输出接口；所述光学编码器，信号细分器以及信号输出接口顺序电性连接，当所述反射式光学读数头贴近光栅尺并相对平行移动时，所述光学编码器有效读取到光栅尺的刻划线信息并输出VA相和VB相两路的正余弦模拟信号至信号细分器，所述信号细分器处理接收到的所述正余弦模拟信号形成数字式脉冲信号，输出至信号输出接口并对外输出。2.如权利要求1所述的用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，还包括Z相信号感应器，所述Z相信号感应器电性连接所述信号细分器，所述Z相信号感应器感应到磁场或者感应到光栅尺上的零位刻划线后输出Z相方波信号至信号细分器，所述信号细分器处理接收到所述的Z相方波信号形成差分式数字脉冲信号，输出至信号输出接口并对外输出；所述Z相信号感应器可以内置于所述反射式光学编码器，也可以外置于电路板上。3.如权利要求1所述的用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，所述光栅尺由10um的暗刻划条纹和10um的透明条纹构成，从而形成20um栅距的明暗条纹交替的光栅尺。4.如权利要求2所述的用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，所述Z相信号感应器为PCB电路板中外置的霍尔感应器，其型号为SC2430或者同类型传感器。5.如权利要求1所述的用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，所述光学编码器、信号细分器以及信号输出接口设置在一PCB电路板上，所述PCB电路板相对的两顶角上还分别设置了定位孔。6.如权利要求1所述的用于光栅尺的反射式光学读数头，其特征在于，所述玻璃体封装分为两层结构，下面一层为所述光学编码器的衬底材料，光学编码器内部的所有电路都建立在所述衬底材料之上，所述光学编码器的引脚分布在衬底材料底部；上面一层为透明玻璃体材料，对所述光学编码器内部的所有电路进行封装保护，同时所述光学编码器内部的LED光源发出的可见光可以穿透玻璃体...

【专利技术属性】
技术研发人员：段婷婷，
申请(专利权)人：段婷婷，
类型：新型
国别省市：