專利名稱：一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置的制作方法
—種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置技術領域
本發明屬于工業加工領域，具體涉及一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置。
背景技術：
光柵尺位移傳感器，簡稱光柵尺，是利用光柵的光學原理工作的精密測量反饋裝 置。光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學原理的不同，分為透射光柵和反射光柵。反射 光柵指的是光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側，通過接收光柵尺反射回來的衍射光變 化來反應位置變化。比較通用的有鋼帶光柵和玻璃光柵。
在國內僅有極個別企業采用激光光刻裝備在尺體表面直接刻制的工藝進行超長 計量鋼帶光柵尺的生產，但是由于使用母尺重復步進曝光，只能做具有等間距條紋的增量 光柵尺，不能制造具有周期性、非周期性雙碼道的絕對式光柵尺；另外，大部分曝光裝置將 長度測量與曝光系統分離，使得加工工序復雜，效率降低，提高了大批量生產的成本。發明內容
本發明的目的在于提出一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，解決了傳統 曝光裝置無法制造具有非周期、周期雙碼道的絕對式光柵尺的缺陷，提高了位移測量精度， 實現超長計量鋼帶尺的制造。
為實現上述目的，本發明的用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置包括傳動輪、 計算機、投影曝光頭、CCD探測器和激光打標裝置；
所述鋼帶在所述兩個傳動輪之間輸送，所述兩個投影曝光頭分別對鋼帶寬度的一 半進行曝光，所述激光打標裝置位于所述鋼帶的曝光區間始端的下方，所述CCD探測器位 于所述鋼帶的曝光區間終端的下方；
所述傳動輪由所述計算機控制運動，所述CCD探測器和所述激光打標裝置的控制 輸出端與所述計算機連接；
所述投影曝光頭包括LED光源、DMD (數字微鏡元件)和投影物鏡，所述DMD是由陣 列的微反射鏡組成，所述DMD由計算機控制產生碼道圖案，所述LED光源發出均勻光照射所 述DMD表面，由DMD反射的光通過投影物鏡將DMD產生的碼道圖案投射到鋼帶上。
所述裝置還包括激光干涉儀，所述兩個投影曝光頭在所述鋼帶的曝光區間上方移 動，所述激光干涉儀測量所述投影曝光頭移動的微小位移，并將測得的微小位移反饋到計 算機。
所述CCD探測器實時探測所述激光打標裝置打在所述鋼帶上的標記。
所述兩個投影曝光頭在所述鋼帶的曝光區間之間移動，將產生的周期性和非周期 性條紋圖案投影曝光到鋼帶的加工表面。
所述加工裝置還包括超光滑防震平臺，所述超光滑防震平臺的上表面與所述鋼帶 接觸使在所述鋼帶傳送和拉緊過程中保持水平狀態。
所述加工裝置還包括皮帶張力器，所述兩組皮帶張力器分別放置在所述鋼帶的曝 光區間的兩端；所述皮帶張力器感應鋼帶的張力大小，并將信息反饋給所述計算機。
本發明的有益效果為本發明的用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，利用兩 個投影曝光頭分別產生絕對式光柵尺所需的周期性、非周期性的碼道條紋圖案，同時利用 激光干涉儀、激光打標裝置和CCD探測器分別控制微小和大距離位移精度，解決了傳統曝 光裝置無法制造具有非周期、周期雙碼道的絕對式光柵尺的缺陷，提高了位移測量精度，實 現超長計量鋼帶尺的制造。
圖1為本發明的總體結構示意圖2為本發明的兩個投影曝光頭在鋼帶上的投影結構示意圖3為本發明的鋼帶背面標記示意圖4為本發明的投影曝光頭的結構示意其中:1、傳動輪，2、鋼帶，201、曝光區間，202、曝光區間始端，203曝光區間終端， 3、皮帶張力器，4、激光干涉儀，5、投影曝光頭，501、LED光源，502、DMD，503、投影物鏡，6、計 算機，7、C⑶探測器，8、超光滑防震平臺，9、激光打標裝置。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明做進一步描述。
參見附圖1、附圖2和附圖3所示，本發明的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加 工裝置包括傳動輪1、皮帶張力器3、激光干涉儀4、投影曝光頭5、計算機6、超光滑防震平臺 8、CCD探測器7和激光打標裝置9 ;所述鋼帶2在所述兩個傳動輪I之間輸送，所述鋼帶2 的曝光區間201的兩端分別放置一組皮帶張力器3，所述兩個投影曝光頭5在所述鋼帶2的 曝光區間201上方移動對整個曝光區間201進行曝光，并通過所述激光干涉儀4測量其微 小位移，所述激光干涉儀4將信息反饋到計算機6，所述超光滑防震平臺8的上表面與所述 鋼帶2接觸；所述傳動輪I和皮帶張力器3由所述計算機6控制，所述激光打標裝置9位于 所述鋼帶2的曝光區間始端202的下方，所述CCD探測器7位于所述鋼帶2的曝光區間終 端203的下方，所述CCD探測器7及所述激光打標裝置9的控制輸出端與所述計算機6連 接。
所述皮帶張力器3感應鋼帶的張力大小，并將信息反饋給所述計算機6，由計算機 6控制前后傳動輪的轉速，從而使鋼帶2處于拉直水平狀態。
所述投影曝光頭5包括LED光源501、DMD502和投影物鏡503，所述DMD502是由 1024*768陣列的微反射鏡組成，所述LED光源501發出的勻光照射到DMD502，經DMD502調 制并反射，再由投影物鏡503投射至鋼帶2上。
所述CXD探測器7實時探測所述激光打標裝置9打在所述鋼帶2上的標記。所述 兩個投影曝光頭5產生的周期性和非周期性條紋圖案對鋼帶2的加工表面進行曝光。所述 超光滑防震平臺8的作用是在所述鋼帶2傳送和拉緊過程中使鋼帶2保持水平狀態。
本發明的鋼帶光柵尺集成化加工裝置工作過程為
計算機6啟動激光打標裝置9在鋼帶2的曝光區間始端202打上十字叉標記，然后驅動機械傳動輪I輸送被收卷的鋼帶2，輸送過程中，通過皮帶張力器3感應鋼帶2的張 力大小，將信息反饋到計算機6，通過計算機6控制兩個傳動輪I的轉速使鋼帶2保持水平 拉直狀態，當輸送O. 7m鋼帶2時，在O. 7m位置CXD探測器7將探測到鋼帶2曝光區間終端 203的十字叉標記并反饋給計算機6。計算機6首先暫停機械傳動輪1，同時鋼帶2下的超 光滑防震平臺8使這段鋼帶2處于水平狀態。計算機6控制兩個投影曝光頭5產生所需要 的周期性和非周期性碼道圖案并投影至鋼帶2上，但投影曝光頭5本身產生的圖案幅寬為 14mm,而投影曝光頭5光學系統縮小倍率為4X，因此實際投影至鋼帶2上沿鋼帶2傳動方 向的圖案寬度為3. 5_。為完成O. 7m鋼帶2的曝光，本發明采用逐次曝光的方法，步驟如 下，當投影曝光頭5完成一次曝光后，由計算機6控制雙投影曝光頭5移動3. 5mm的距離， 在移動過程中由激光干涉儀4精確地測量微小位移以達到所需的精度要求，減小逐次曝光 的間隙誤差，當移動至3. 5mm距離時，計算機6接受到激光干涉儀4的反饋信息，立刻暫停 投影曝光頭5運動并控制其再一次曝光，每曝光一次計算機6將計數，當如此進行20次曝 光后，完成對O. 7m整段鋼帶2的曝光，此時，兩個投影曝光頭5并不復位至起始點位置，而 停止在該段鋼帶2曝光區間終端203，以待機械傳動輪I輸送下一段鋼帶2，進行來回往復 曝光，這樣能夠進一步提高加工效率。當完成上一段O. 7m鋼帶2曝光后，激光干涉儀4將 反饋信息給計算機6，然后激光打標裝置9對下一段O. 7m鋼帶2起始端再一次標記，然后由 計算機6驅動機械傳動輪I開始輸送下一段鋼帶2，由CCD探測器7探測十字叉標記并反饋 給計算機6，此后依次重復上述步驟，直至整卷鋼帶2曝光完畢，整個曝光過程中，通過皮帶 張力器3感應鋼帶2的張力大小，將信息反饋到計算機6，通過計算機6控制倆個傳動輪I 的轉速使鋼帶2保持水平拉直狀態。
以上為本發明的具體實施方式
，但絕非對本發明的限制。
權利要求
1.一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置包括傳動輪(I)和計算機(6)，其特征在于，還包括投影曝光頭(5)、CXD探測器(7)和激光打標裝置(9); 所述鋼帶(2)在所述兩個傳動輪(I)之間輸送，所述兩個投影曝光頭(5)分別對鋼帶(2)寬度的一半進行曝光，所述激光打標裝置(9)位于所述鋼帶(2)的曝光區間始端(202)的下方，所述CCD探測器(7)位于所述鋼帶(2)的曝光區間終端(203)的下方； 所述傳動輪(I)由所述計算機(6 )控制運動，所述CXD探測器(7 )和所述激光打標裝置(9)的控制輸出端與所述計算機(6)連接； 所述投影曝光頭(5)包括LED光源(501)、DMD (502)和投影物鏡(503)，所述DMD (502)是由陣列的微反射鏡組成，所述DMD (502)由計算機(6)控制產生碼道圖案，所述LED光源(501)發出均勻光照射所述DMD (502)表面，由DMD (502)反射的光通過投影物鏡(503)將DMD (502)產生的碼道圖案投射到鋼帶(2)上。
2.根據權利要求1所述的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，其特征在于，所述裝置還包括激光干涉儀(4)，所述兩個投影曝光頭(5)在所述鋼帶(2)的曝光區間(201)上方移動，所述激光干涉儀(4)測量所述投影曝光頭(5)移動的微小位移，并將測得的微小位移反饋到計算機(6)。
3.根據權利要求1所述的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，其特征在于，所述CXD探測器(7)實時探測所述激光打標裝置(9)打在所述鋼帶(2)上的標記。
4.根據權利要求1所述的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，其特征在于，所述兩個投影曝光頭(5)在所述鋼帶(2)的曝光區間之間移動，將產生的周期性和非周期性條紋圖案投影曝光到鋼帶(2)的加工表面。
5.根據權利要求1所述的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，其特征在于，所述加工裝置還包括超光滑防震平臺(8)，所述超光滑防震平臺(8)的上表面與所述鋼帶(2)接觸使在所述鋼帶(2)傳送和拉緊過程中保持水平狀態。
6.根據權利要求1所述的一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置，其特征在于，所述加工裝置還包括皮帶張力器(3)，所述兩組皮帶張力器(3)分別放置在所述鋼帶(2)的曝光區間(201)的兩端；所述皮帶張力器(3)感應鋼帶(2)的張力大小，并將信息反饋給所述計算機(6 )。
全文摘要
一種用于制造絕對式鋼帶光柵尺的加工裝置屬于工業加工領域，目的在于解決了傳統曝光裝置無法制造具有周期、非周期雙碼道的絕對式光柵尺的缺陷，提高了位移測量精度，實現超長計量鋼帶尺的制造。本發明還包括投影曝光頭、CCD探測器和激光打標裝置；所述兩個投影曝光頭分別對鋼帶寬度的一半進行曝光，所述激光打標裝置位于所述鋼帶的曝光區間始端的下方，所述CCD探測器位于所述鋼帶的曝光區間終端的下方，所述CCD探測器及所述激光打標裝置的控制輸出端與計算機連接。利用兩個投影曝光頭分別產生絕對式光柵尺所需的周期性、非周期性的碼道條紋圖案，實現具有雙碼道的絕對式光柵尺的制造；利用激光干涉儀控制微小位移變化，提高精度。
文檔編號G01B11/02GK103033138SQ201210562890
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月21日 優先權日2012年12月21日
發明者劉華, 盧振武, 熊崢, 孫強 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所