专利名称：光栅栅距实时在线全自动测量方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明专利主要涉及ー种光栅栅距实时在线全自动测量方法及装置。
背景技术：
光栅栅距目前的測量方法
光栅位移測量是以光栅栅距为测量基准，光栅的累积刻线误差被引入到测量误差中，量程越长误差越大，因此必须要修正该误差，特别是光栅位移的大量程纳米级測量，需要在光栅传感器全程范围内对每ー个点进行逐点误差补偿，所以必须测量出每个栅距值。
目前的測量方法可分为直接測量法和间接测量法，直接測量法主要是借助相关的仪器直接确定光栅參数；而间接測量法是先得到相关仪器的測量量，通过对测量量进行公式计算或者数据反演再得到光栅參数。直接測量法一般包括微型探针法、原子力显微镜(Atomic Force Microscopy, AFM)测量法和扫描电子显微镜(Scanning ElectronMicroscopy, SEM)測量法等。其中探针法属于接触式測量，AFM測量法分为接触模式、非接触模式、点拍模式和侧向カ模式；SEM測量法属于非接触式測量。间接测量法包括激光衍射(Laser Diffraction, LD)测量法、散射测量术(Scatterometry)、分光计测量法、透射光谱测量法、衍射能量比測量法等。随着光栅制造技术的不断进步，光栅结构越来越复杂，刻线越来越密，这也对光栅參数测量精度要求越来越高。同时随着光栅精密位移測量向着大量程、纳米级的发展，对光栅栅距的測量与修正更为紧迫，但是目前的測量方法还不能实现在线实时自动测量。综上所述，目前的光栅栅距常数測量是离线的、非实时的，測量繁琐成本高，量程有限。

发明内容
发明目的本发明提供一种光栅栅距实时在线快速准确的测量方法及装置，其目的是解决目前的光栅栅距測量中所存在的不能在线测量、不能实时测量、測量繁琐、成本高、量程有限、误差较大和实用性差的问题。技术方案本发明专利是通过以下技术方案来实现的
一种光栅栅距实时在线全自动测量方法，其特征在于在光栅传感器运动过程中在线实时的自动测量光栅栅距常数，可实现栅距的反复测量，并且保存每个栅距的准确值，为位移测量的累积误差修正提供准确的数据依据，该方法的步骤如下
①、速度的測量光栅传感器内置的光电转换器将光信号转换成电信号，光电转换器均匀分布在ー个莫尔条纹周期内，相互位置固定不变，一般传感器内置四个光电转换器，设两个光电转换器之间的距离为ム在测量过程中，由自动精密工作台带动光栅传感器运动，在运行过程中光栅传感器输出四路莫尔条纹信号，利用高精度同歩数据采集系统采集该四路信号，并对任意两路信号进行相关，基于相关原理測量两路信号的时间延时即渡越时间Γ，再通过距离/与渡越时间r之比得到光栅传感器的运行速度，计算如下渡越时间T的计算
权利要求
1.一种光栅栅距实时在线全自动测量方法，其特征在于在光栅传感器运动过程中在线实时的自动测量光栅栅距常数，可实现栅距的反复测量，并且保存每个栅距的准确值，为位移测量的累积误差修正提供准确的数据依据，该方法的步骤如下 ①、速度的測量光栅传感器内置的光电转换器将光信号转换成电信号，光电转换器均匀分布在ー个莫尔条纹周期内，相互位置固定不变，一般传感器内置四个光电转换器，设两个光电转换器之间的距离为ム在测量过程中，由自动精密工作台带动光栅传感器运动，在运行过程中光栅传感器输出四路莫尔条纹信号，利用高精度同歩数据采集系统采集该四路信号，并对任意两路信号进行相关，基于相关原理測量两路信号的时间延时即渡越时间Γ，再通过距离7与渡越时间r之比得到光栅传感器的运行速度，计算如下 渡越时间《■的计算
2.ー种实施权利要求I所述的光栅栅距实时在线全自动测量方法的光栅栅距实时在线测量装置，其特征在干该装置主要包括精密工作台(I)、电机(2)和控制器(4);光栅传感器安装在精密工作台(I)上，光栅传感器通过数据采集系统(5)连接至控制器(4)，控制器(4 )通过驱动器(3 )连接至电机(2 )，电机(2 )连接至精密工作台(I)。
3.根据权利要求2所述的光栅栅距实时在线测量装置，其特征在于该装置还包括显示単元和设置參数単元，显示单元和设置參数单元连接至控制器(4)。
4.根据权利要求2或3所述的光栅栅距实时在线测量装置，其特征在于光栅传感器包括标尺光栅和指示光栅，标尺光栅设置在精密工作台上，指示光栅设置在标尺光栅上。
5.根据权利要求4所述的光栅栅距实时在线测量装置其特征在于控制器(4)内设置有时间T处理单元、栅距处理单元、速度处理单元、存储单元和电机控制単元；时间T处理单元和速度处理单元连接数据采集系统(5)，时间T处理单元连接至栅距处理单元，栅距处理単元一方面连接至显示单元，另ー方面连接至存储单元；速度处理单元分别连接至栅距处理单元和电机控制単元，电机控制単元一方面连接设置參数单元，另ー方面连接至驱动器。
全文摘要
本发明提供了一种光栅栅距实时在线全自动测量方法和装置，在测量过程中，高速高精度同步数据采集系统同时采集光栅输出的四路莫尔条纹信号，由任意两路信号之间的距离和渡越时间获得传感器的运行速度。栅距的周期时间测量是首先准确识别光栅输出的周期性莫尔条纹信号的两个相邻峰值点，然后测量两个峰值点之间的时间。通过时间与速度乘积获得每个栅距值。该发明能够测量出每个栅距的准确值，具有速度快、实时在线、准确性高、重复性好、实用性强、全自动等特点，为光栅位移精密测控中每个栅距累积误差修正提供准确依据，可应用在大量程位移精密测控、光栅传感器质量检测和其它栅距常数测量领域。
文档编号G01B11/02GK102679898SQ20121017845
公开日2012年9月19日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者常丽 申请人:沈阳工业大学