用于光学装置的圆光栅的装配方法
1.本技术是申请日为2021年07月30日、申请号为2021108683463、发明名称为圆光栅的装配方法的专利申请的分案申请。
技术领域
2.本发明涉及大体涉及激光测量仪器，具体涉及用于光学装置的圆光栅的装配方法。
背景技术：3.通过圆光栅做成的编码器，能够精确地确定坐标的角度位置，因此，圆光栅常用于激光跟踪仪。在影响编码器的精确度的多种误差来源中，偏心差距对编码器的精确度的影响程度较大，并且能够通过合适的圆光栅的装配方法降低偏心差距对编码器的精确度的影响程度。
4.现有技术中，利用圆光栅的表面刻线对圆光栅的安装误差进行拍摄，并基于圆光栅的表面刻线获得光栅盘偏心量。例如，cn201910278871.2公开了一种基于误差源分析的圆光栅传感器测角误差修正方法，其使用偏心检测装置的ccd相机和显微镜拍摄圆光栅传感器光栅盘表面刻线的图像照片，并对每幅图像的各条刻线的右侧端点坐标分别进行图像处理方法，计算得到安装光栅盘偏心量和安装偏心角。
5.然而，这种方法受限于圆光栅传感器光栅盘表面刻线的图像照片的精确度，难以满足激光跟踪仪对精确度的要求。
技术实现要素：6.本发明有鉴于上述现有技术的状况而完成，其目的在于在安装圆光栅时降低偏心误差。
7.为此，本发明提供了一种圆光栅的装配方法，所述装配方法将圆光栅安装于设置在基座的光栅旋转轴，所述光栅旋转轴配置为能够以所述光栅旋转轴的轴心为旋转中心相对于基座旋转，其特征在于，所述装配方法包括：准备步骤，将所述圆光栅布置于所述光栅旋转轴以使所述圆光栅能够以所述光栅旋转轴的轴心为旋转中心相对于所述基座旋转；调整步骤，在所述圆光栅旋转的过程中捕获所述圆光栅的栅线图像，调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置以使所述栅线图像的一侧的边缘移动至该侧边缘的动态范围内；检测步骤，使所述圆光栅旋转，并且在所述圆光栅上的至少两个位置捕获所述圆光栅的栅线图像并转换为第一电信号和第二电信号，基于所述第一电信号与所述第二电信号获得所述圆光栅的偏心误差，并确定所述偏心误差是否小于预设阈值；以及安装步骤，若所述偏心误差小于所述预设阈值，则固定所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置。
8.在这种情况下，能够获得圆光栅的圆心与光栅旋转轴的轴心的差距，进而能够基于圆光栅的圆心与光栅旋转轴的轴心的差距对圆光栅与光栅旋转轴的相对位置进行调整。
9.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述调整步骤中，在所述圆光栅
旋转的过程中，所述栅线图像的一侧的边缘在第一边缘位置和第二边缘位置之间往复移动。在这种情况下，能够标记出栅线的边缘的第一移动距离，并且能够通过栅线的边缘的第一移动距离能够计算出圆光栅的偏心误差。
10.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述调整步骤中，若所述栅线图像的一侧的边缘靠近所述第一边缘位置或所述第二边缘位置，则停止所述圆光栅的旋转，并且通过调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置使所述栅线图像一侧的边缘移动至所述第一边缘位置与所述第二边缘位置之间的中点。在这种情况下，由于栅线的边缘的第一移动距离为圆光栅的偏心误差的两倍，从而能够降低偏心误差。
11.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述调整步骤中，以使所述圆光栅的圆心与所述光栅旋转轴的轴心相互靠近的方式调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置。在这种情况下，能够降低圆光栅的偏心误差。
12.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，若所述偏心误差不小于所述预设阈值，则重复所述调整步骤和所述检测步骤以使所述偏心误差小于所述预设阈值，所述预设阈值为1微米至10微米。在这种情况下，能够通过多次的第一检测步骤位置和调整步骤调整偏心误差，并通过多此第二检测步骤判断偏心误差是否符合要求，同时能够通过调整步骤以使偏心误差调整至1微米至10微米，从而能够保证圆光栅的装配精确度。
13.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在调整步骤中，同时进行检测步骤。在这种情况下，能够同时获得圆光栅的栅线图像、第一电信号和第二电信号，进而能够调整圆光栅的偏心误差。
14.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述检测步骤中，以固定所述第一电信号的波形的方式呈现所述第一电信号的波形和所述第二电信号的波形，并且基于所述第二电信号的相位的动态范围计算所述偏心误差。在这种情况下，能够利用第一电信号和第二电信号间的相位的动态范围(也即以第一电信号为参照时，第二电信号的波形在示波器中的第二移动距离)计算圆光栅的偏心误差。
15.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，通过显示模块呈现所述栅线图像，并且所述栅线图像的一侧的边缘位于所述显示模块的显示框内。在这种情况下，能够利用显示模块直观地显示栅线图像，进而能够基于栅线图像调整圆光栅与光栅旋转轴的相对位置。
16.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述准备步骤中，使用紧固件和轮毂将所述圆光栅布置于所述光栅旋转轴，并且使所述圆光栅与所述光栅旋转轴之间的相对位置可调节。在这种情况下，能够通过紧固件和轮毂固定圆光栅和轮毂的相对位置，使圆光栅相对于基座旋转时能够保持稳定，同时能够在敲击机构或顶针的作用下调整圆光栅与轮毂之间的相对位置(也即圆光栅与光栅旋转轴之间的相对位置)。
17.另外，在本发明所涉及的装配方法中，可选地，在所述安装步骤中，通过固定剂将所述圆光栅固定于所述轮毂以固定所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置。在这种情况下，由于轮毂和光栅旋转轴具有较高的加工精度，可以认为轮毂和光栅旋转轴的轴心重合，由此能够通过固圆光栅于轮毂的相对位置以确定圆光栅与光栅旋转轴的相对位置。
18.由此，本发明能够提供一种在装配圆光栅时降低偏心误差的装配方法。
附图说明
19.现在将仅通过参考附图的例子进一步详细地解释本发明的实施例。
20.图1是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅的装配方法的流程示意图。
21.图2是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅安装在光栅旋转轴上的经过光栅旋转轴的轴线的截面示意图。
22.图3是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅安装在光栅旋转轴上的爆炸图。
23.图4是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅的装配方法的调整步骤的流程示意图。
24.图5是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅的装配方法的调整步骤中获得栅线的场景示意图。
25.图6是示出了本发明的实施方式所涉及的栅线图像的边缘在调整步骤的变化示意图。
26.图7是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅的装配方法的调整步骤中获得第一电信号和第二电信号的场景示意图。
27.图8是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅的装配方法的第二调整步骤的第一电信号和第二电信号在示波器中的示意图。
具体实施方式
28.本发明引用的所有参考文献全文引入作为参考，如同完全阐述的那样。除非另有定义，本发明所使用的技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解相同的含义。为本领域技术人员提供了本技术中所使用的许多术语的一般指南。本领域技术人员将认识到可以用于本发明的实践中的与本发明所描述的那些相似或等同的许多方法和材料。实际上，本发明决不限于所描述的方法和材料。
29.以下通过附图描述本发明所涉及的用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法。
30.本发明涉及一种用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法，特别是一种用于精密光学装置的圆光栅的装配方法。在一些示例中，本发明涉及的用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法也可以简称为装配方法。在一些示例中，本发明涉及的用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法可以用于检测偏心误差。在一些示例中，本发明涉及的用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法可以用于降低偏心误差。在一些示例中，偏心误差可以为圆光栅的圆心与光栅旋转轴的轴心的径向差。
31.本发明涉及的一种用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法能够分别利用第一检测步骤和检测步骤对圆光栅的圆心与光栅旋转轴的轴心的径向差进行测量，并且在第一检测步骤完成后，根据圆光栅的栅线图像的边缘的位置对圆光栅与光栅旋转轴的相对位置进行调整，由此能够降低偏心误差。本发明涉及的一种用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法利用检测步骤对偏心误差再次进行测量，由于检测步骤的测量精度高于第一检测步骤，由此能够在更高的测量标准下判断偏心误差是否满足要求。同时，由于本发明涉及的一种用于降低偏心误差的圆光栅的装配方法重复执行调整步骤，由此能够降低因操作失误或系统误差对圆光栅的偏心误差影响。
32.在一些示例中，本发明所涉及的圆光栅的装配方法可以用于将圆光栅安装在光栅
旋转轴上。在一些示例中，本发明所涉及的圆光栅和光栅旋转轴可以应用于精密光学仪器中。在一些示例中，精密光学仪器可以包括激光跟踪仪、激光干涉仪、光电经纬仪、雷达或高炮指挥仪。
33.在一些示例中，本发明所涉及的圆光栅和光栅旋转轴可以用作编码器。在这种情况下，利用圆光栅能够精确地确定辅助测量装置的位置角度。
34.图1是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13的装配方法的流程示意图。图2是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13安装在光栅旋转轴12上的经过光栅旋转轴的轴线的截面示意图。图3是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13安装在光栅旋转轴12上的爆炸图。
35.在一些示例中，如图1所示，在一些实例中，圆光栅13装配方法可以包括：准备步骤(步骤s100)、调整步骤(步骤s200)、检测步骤(步骤s300)、以及安装步骤(步骤s400)。
36.在步骤s100中，准备步骤可以包括：通过紧固件15将所述圆光栅13布置于所述光栅旋转轴12，以使圆光栅13配置为能够在光栅旋转轴12的带动下以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心相对于基座11旋转，基座11具有驱动所述光栅旋转轴12进行旋转的驱动装置。在一些示例中，如图2和图3所示，可以通过基座11、光栅旋转轴12、轮毂14、圆光栅13、以及紧固件15组合形成复合机构1。在一些示例中，圆光栅13可以安装于光栅旋转轴12。
37.在一些示例中，圆光栅13可以通过轮毂14安装于光栅旋转轴12，轮毂14的几何中心(例如圆心)可以通过轮毂14安装在光栅旋转轴12上并与光栅旋转轴12的轴心重合。
38.在一些示例中，圆光栅13可以具有第一通孔，轮毂14可以具有第二通孔，第一通孔可以大于第二通孔，第二通孔的大小可以与光栅旋转轴12相匹配。在一些示例中，光栅旋转轴12可以具有上端部和下端部，其中，轮毂14可以安装在上端部，上端部的半径可以小于下端部的半径。
39.在一些示例中，第二通孔的大小可以与光栅旋转轴12相匹配可以是指通孔的半径与光栅旋转轴12的上端部的半径相同。在一些示例中，第二通孔的大小可以与光栅旋转轴12相匹配可以是指第二通孔的上端部的半径略小于光栅旋转轴12的上端部的半径。在这种情况下，能够令轮毂14安装在光栅旋转轴12上，并且利用光栅旋转轴12的下端部支撑轮毂14以带动轮毂14以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心旋转。
40.在一些示例中，光栅旋转轴12可以设置在基座11上，光栅旋转轴12可以以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心相对于基座11旋转。在一些示例中，圆光栅13可以配置为在光栅旋转轴12的带动下以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心相对于基座11旋转。
41.在一些示例中，圆光栅13可以放置在轮毂14的上表面。在一些示例中，如上所述，可以利用紧固件15将圆光栅13布置于轮毂14。
42.在一些示例中，紧固件15可以具有多种紧固方式。例如，紧固件15可以设置有至少一个固定螺丝151。在这种情况下，能够将圆光栅13放置在紧固件15和轮毂14之间，并利用固定螺丝151将紧固件15安装在轮毂14以使圆光栅13被固定在紧固件15和轮毂14之间。
43.在一些示例中，紧固件15可以具有1个、2个、3个、4个或5个固定螺丝151，优选的，紧固件15可以设置有3个固定螺丝151。
44.在一些示例中，圆光栅13的第一通孔的半径可以大于轮毂14的第二通孔的半径。在这种情况下，紧固件15的固定螺丝151可以穿过圆光栅13的第一通孔并与轮毂14连接。
45.在一些示例中，紧固件15可以具有夹持结构，例如，紧固件15可以具有第一夹持臂和第二夹持臂。在这种情况下，能够利用第一夹持臂和第二夹持臂将圆光栅13和轮毂14夹持并固定在一起。
46.在一些示例中，在步骤s100中，可以使用紧固件15和轮毂14将圆光栅13布置于光栅旋转轴12上，并且使圆光栅13与光栅旋转轴12之间的相对位置可调节。在这种情况下，能够通过紧固件15和轮毂14固定圆光栅13和轮毂14的相对位置，使圆光栅13相对于基座11旋转时保持稳定，同时能够在敲击机构(后续描述)或顶针的作用下调整圆光栅13与轮毂14之间的相对位置(也即圆光栅13与光栅旋转轴12之间的相对位置)。
47.在一些示例中，基座11可以具有能够照明的照明装置(未图示)、以及驱动光栅旋转轴12进行旋转的驱动装置(未图示)。
48.在一些示例中，照明装置和驱动装置也可以设置于承载装置2。
49.在一些示例中，基座11还可以具有调整基座11的水平度的调整螺丝(未图示)。在一些示例中，基座11可以具有1个、2个、3个、4个、或5个调整螺丝，优选的，基座11可以具有3个调整螺丝。在这种情况下，能够令基座11保持水平，进而能够令圆光栅13保持水平，从而能够提高测试偏心误差的精确度。
50.图4是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13的装配方法的调整步骤的流程示意图。图5是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13的装配方法的调整步骤中获得栅线的场景示意图。
51.在步骤s200中，如图4所示，调整步骤可以包括：获得栅线图像(步骤s210)、确定栅线图像的边缘的动态范围(步骤s220)、以及位置调整(步骤s230)。
52.在一些示例中，在步骤s200中，可以包括获得栅线图像。在一些示例中，获得栅线图像可以用于初步检测圆光栅13的圆心与光栅旋转轴12的轴心的径向差。
53.在一些示例中，可以在圆光栅13旋转的过程中捕获圆光栅13的栅线图像，调整圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置以使栅线图像的一侧的边缘移动至该侧边缘的动态范围内。
54.在一些示例中，如图5所示，可以将复合机构1放置在承载装置2中。在一些示例中，承载装置2可以包括承载平台21、支架22、以及第一传感模块23。
55.在一些示例中，可以利用第一传感模块23接收圆光栅13的栅线图像并利用第一显示模块3显示具有栅线的栅线图像。换言之，可以通过显示模块3呈现栅线图像，并且栅线图像的一侧的边缘位于显示模块3的显示框内。在这种情况下，能够利用显示模块3直观地显示栅线图像，进而能够基于栅线图像调整圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置。
56.在一些示例中，第一传感模块23可以为电荷耦合器件相机(charge coupled device，ccd相机)。在这种情况下，由于ccd相机体积小、重量轻、不受磁场影响且抗震动的能力较好，由此能够提高测量栅线图像时的稳定性。
57.在一些示例中，第一传感模块23可以设置在支架22上。在一些示例中，第一传感模块23的位置可以通过支架22调整。在这种情况下，能够移动第一传感模块23以使第一传感模块23对准栅线图像的一侧的边缘。
58.在一些示例中，可以移动基座11的位置改变第一传感模块23与圆光栅13的相对位置。在这种情况下，能够移动基座11以使第一传感模块23对准栅线图像的一侧的边缘。
59.在一些示例中，第一显示模块3可以具有显示屏。在一些示例中，第一显示模块3可以显示第一传感模块23接收到的图像。在一些示例中，第一显示模块3可以显示第一传感模块23接收到的具有栅线的栅线图像。
60.图6是示出了本发明的实施方式所涉及的栅线图像的边缘在调整步骤的变化示意图。
61.在一些示例中，可以将栅线图像的边缘以以下方式理解，栅线中的每一个条纹的方向可以与圆光栅13的栅线方向相同，圆光栅13的栅线方向可与径向方向相同，栅线中的每一个条纹可以具有端部，将每一个条纹的同一端的端部连起来可以获得垂直于栅线的方向的边缘。
62.在一些示例中，栅线图像的边缘可以与圆光栅13的形状大致相同，栅线图像的一侧的边缘可以是指栅线图像的边缘的至少一部分。
63.在一些示例中，可以移动第一传感模块23以使第一显示模块3显示栅线图像的边缘。在一些示例中，可以移动基座11以使第一显示模块3显示栅线图像的边缘。
64.在一些示例中，可以启动驱动装置以使圆光栅13在光栅旋转轴12的带动下以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心相对于基座11旋转。在这种情况下，若圆光栅13的圆心与圆光栅13的旋转中心不重合，则栅线图像会发生周期性变化。在这种情况下，能够根据栅线图像是否产生周期性变化判断圆光栅13的圆心与圆光栅13的旋转中心是否重合。
65.在一些示例中，在步骤s210后，可以确定栅线图像的边缘的动态范围(也即步骤s220)。
66.在一些示例中，如图6所示，若圆光栅13的圆心与圆光栅13的旋转中心不重合，在圆光栅13旋转的过程中，栅线图像的边缘可以在一定的范围内周期性地移动。具体而言，在圆光栅13旋转的过程中，栅线图像的边缘可以在一定的范围内进行往复移动。
67.在一些示例中，栅线的边缘的移动方向可以通过旋转第一传感模块23改变。
68.在一些示例中，可以记录栅线的边缘在第一显示模块3中的第一边缘位置a1和第二边缘位置a2。
69.在一些示例中，第一边缘位置a1可以是栅线的边缘在往复移动的过程中的任意一个位置。在一些示例中，第二边缘位置a2可以是栅线的边缘在往复移动的过程中的任意一个与第一边缘位置a1不同的位置。在这种情况下，能够通过第一边缘位置a1和第二边缘位置a2的距离大致地推断偏心误差的大小。优选地，如图6所示，第一边缘位置a1和第二边缘位置a2可以是栅线的边缘在往复移动的范围的两端，也即栅线的边缘在移动中，可以在第一边缘位置a1和第二边缘位置a2之间做往复移动。换言之，圆光栅13可以在光栅旋转轴12的带动下以光栅旋转轴12的轴心为旋转中心相对于基座11旋转，并且栅线的边缘可以在第一边缘位置a1和第二边缘位置a2之间往复移动。在这种情况下，能够标记出栅线的边缘的第一移动距离l1，并且能够通过栅线的边缘的第一移动距离l1计算出圆光栅13的偏心误差。在一些示例中，动态范围可以为第一边缘位置a1和第二边缘位置a2间的区域。
70.在一些示例中，栅线的边缘的第一移动距离l1可以为圆光栅13的偏心误差的两倍。换言之，若圆光栅13的圆心与旋转中心重合，圆光栅13可以在相对于基座11旋转时，栅线的边缘应处于静止状态，由此能够计算出圆光栅13的偏心误差，并判断圆光栅13的圆心与旋转中心是否重合。
71.在一些示例中，在步骤s220后，可以进行位置调整(也即步骤s230)。在一些示例中，步骤s230可以用于调整圆光栅13的圆心与光栅旋转轴12的轴心(圆光栅13的旋转中心)的径向差(也即偏心误差)。
72.在一些示例中，当栅线的边缘位于第一边缘位置a1或第二边缘位置a2时，可以停止圆光栅13的旋转，改变圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置以使栅线的边缘移动至第一边缘位置a1和第二边缘位置a2之间(也即动态范围内)。
73.在一些示例中，可以利用敲击机构(未图示)改变圆光栅13与轮毂14的相对位置，进而使栅线的边缘在显示装置的位置会发生变化。在这种情况下，能够通过改变圆光栅13与轮毂14的相对位置以调整圆光栅13的圆心和旋转中心的相对位置，从而能够调整偏心误差，同时可以通过栅线的边缘判断偏心误差在移动圆光栅13的过程中的变化。
74.在一些示例中，可以利用微调平移机构(未图示)改变圆光栅13与轮毂14的相对位置。具体而言，微调平移机构可以通过支架22安装于基座11的任意一侧，微调平移机构可以包括推杆和控制推杆移动的旋钮，推杆可以指向圆光栅13的圆心。在这种情况下，能够利用旋钮控制推杆推动圆光栅13以改变圆光栅13与轮毂14的相对位置。
75.在一些示例中，微调平移机构可以为微分筒。在一些示例中，微调平移机构的推杆可以在圆光栅13的圆心和第一传感模块23的连线上。
76.在一些示例中，在步骤s200中，可以以使圆光栅13的圆心与光栅旋转轴12的轴心相互靠近的方式调整圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置。在这种情况下，能够降低圆光栅13的偏心误差。
77.在一些示例中，边缘移动至第一边缘位置a1或第二边缘位置a2时，可以停止旋转，并利用敲击机构或微调平移机构改变圆光栅13与轮毂14的相对位置。敲击机构敲击圆光栅13的方向或微调平移机构推动圆光栅13的方向可以是从第一传感模块23指向圆光栅13的圆心的方向。在这种情况下，由于边缘移动至第一边缘位置a1或第二边缘位置a2时，圆光栅13的圆心、圆光栅13的旋转中心和第一传感模块23共线，由此微调平移机构能够以合适的方向推动圆光栅13以降低偏心误差。
78.在一些示例中，改变圆光栅13与轮毂14的相对位置前，可以调整部分固定螺丝151以降低压块和轮毂14对圆光栅13的压力，并在敲击圆光栅13后拧紧固定螺丝151。在这种情况下，能够便于调整圆光栅13与轮毂14的相对位置。
79.在一些示例中，改变圆光栅13与轮毂14的相对位置时，可以不调整固定螺丝151。在这种情况下，能够降低拧紧固定螺丝151时对圆光栅13与轮毂14的相对位置的影响。
80.在一些示例中，获得第一边缘位置a1和第二边缘位置a2后，可以改变圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置以使栅线的边缘移动至第一边缘位置a1和第二边缘位置a2的中点。具体而言，在步骤s200中，若栅线图像的一侧的靠近第一边缘位置a1或第二边缘位置a2，则可以停止圆光栅13的旋转，并且通过调整圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置使栅线图像一侧的边缘移动至所第一边缘位置a1与第二边缘位置a2之间的中点。在这种情况下，由于栅线的边缘的第一移动距离l1为圆光栅13的偏心误差的两倍，从而能够降低偏心误差。
81.图7是示出了本发明的实施方式所涉及的圆光栅13的装配方法的调整步骤中获得第一电信号ch1和第二电信号ch2的场景示意图。图8是示出了本发明的实施方式所涉及的
第一电信号ch1和第二电信号ch2在示波器5中的示意图。
82.在一些示例中，在装配方法中可以包括检测步骤。
83.在步骤s300中，可以使圆光栅13旋转，并且在经过圆光栅13的直径的圆光栅13上的至少两个位置捕获圆光栅13的栅线图像并转换为第一电信号ch1和第二电信号ch2，基于第一电信号ch1与第二电信号ch2获得圆光栅13的偏心误差，并确定偏心误差是否小于预设阈值。
84.在一些示例中，可以基于第一电信号ch1和第二电信号ch2的相位差获得圆光栅13的偏心误差，并确定偏心误差是否小于预设阈值。
85.在步骤s300中，如图7所示，在检测步骤中可以分别利用设置在圆光栅13相对两侧的第二传感模块4a和第三传感模块4b接收栅线图像并获得第一电信号ch1和第二电信号ch2，基于第一电信号ch1和第二电信号ch2计算偏心误差。在这种情况下，能够以更精确的方式获得偏心误差，进而能够判断在步骤s200是否降低圆光栅13的偏心误差，并且能够判断圆光栅13的偏心误差是否满足要求。
86.在一些示例中，可以将第二传感模块4a和第三传感模块4b设置在圆光栅13的上方并接收栅线图像。在一些示例中，第二传感模块4a、第三传感模块4b和圆光栅13的圆心可以在同一直线上。换言之，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以分别设置在圆光栅13的相对两侧。在这种情况下，能够获得与圆光栅13相对两侧的相匹配的两组电信号，由于在存在偏心误差的情况下，两组电信号的相位差呈周期性变化，由此能够测量圆光栅13的偏心误差。
87.在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b到圆光栅13的圆心的距离可以相同。在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以设置在圆光栅13的直径的两端。在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以设置在圆光栅13的圆周上。
88.在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以接受相栅线图像并分别获得第一电信号ch1和第二电信号ch2。在这种情况下，能够获得第一电信号ch1和第二电信号ch2，进而能够利用第一电信号ch1和第二电信号ch2获得偏心误差。
89.在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以为光电传感器。
90.在一些示例中，第二传感模块4a和第三传感模块4b可以与示波器5连接。在一些示例中，第二传感模块4a可以连接示波器5的第一通道，第三传感模块4b连接示波器5的第二通道。在这种情况下，能够利用示波器5的两个通道显示第一电信号ch1和第二电信号ch2的波形。
91.在一些示例中，可以调节示波器5以使示波器5显示静止的第一电信号ch1。在这种情况下，由于在圆光栅13的圆心和圆光栅13的旋转中心不重合，第一电信号ch1和第二电信号ch2间的相位差可以周期性地改变，能够通过第二电信号ch2在示波器5的情况判断圆光栅13的圆心和圆光栅13的旋转中心是否重合。具体而言，若第二电信号ch2与第一电信号ch1相对静止，则可以认为圆光栅13的圆心和圆光栅13的旋转中心重合。若第二电信号ch2与第一电信号ch1相对移动，则可以认为圆光栅13的圆心和圆光栅13的旋转中心不重合。
92.在一些示例中，如图8所示，若圆光栅13的圆心和圆光栅13的旋转中心不重合，第一电信号ch1和第二电信号ch2间的相位差可以周期性地改变。在一些示例中，在步骤s300中，通过以固定第一电信号ch1的波形的方式(也即第一点信号ch1在示波器3中相对静止)
呈现第一电信号ch1的波形和第二电信号ch2的波形，并且基于第二电信号ch2的相位的动态范围计算偏心误差。在这种情况下，能够利用第一电信号ch1和第二电信号ch2间的相位的动态范围(也即以第一电信号ch1为参照时，第二电信号ch2的波形在示波器5中的第二移动距离l2)计算圆光栅13的偏心误差。
93.在一些示例中，可以基于第二电信号ch2在示波器5的第二移动距离l2计算偏心误差。例如，圆光栅13的偏心误差越大，第二电信号ch2在示波器5的第二移动距离l2越大。在一些示例中，第二电信号ch2在示波器5的第二移动距离l2可以利用相位表示，例如第二电信号ch2在示波器5的第二移动距离l2可以为180
°
，也即第一电信号ch1和第二电信号ch2的相位差为π。
94.在一些示例中，如图8所示，基于第二电信号ch2在示波器5的第二移动距离l2可以计算偏心误差，在一些示例中，偏心误差的计算公式可以为：e＝l*ts/4/360，其中，e为偏心误差，l为光栅的栅距，ts为第二电信号ch2在示波器5中相位的动态范围，也即第二移动距离l2。在这种情况下，能够利用计算公式获得偏心误差，进而能够判断偏心误差是否符合要求。在一些示例中，相位的动态范围可以为第一电信号ch1和第二电信号ch2的相位差中，最大的相位差与最小的相位差的差值。在一些示例中，相位的动态范围可以是指第二电信号ch2在示波器5中做往复移动时，往复移动的范围。
95.在一些示例中，在步骤s300中，轮毂14、圆光栅13和紧固件15可以保持相对静止。
96.在一些示例中，在步骤s210中，可以取出并放回复合结构，重新进行步骤s210。其中，复合结构可以由轮毂14、圆光栅13和紧固件15组合形成，若检测结果(也即栅线的边缘的第一移动距离l1或偏心误差)不变，则可以认为在步骤s210中紧固件15稳定地将圆光栅13布置在轮毂14上。
97.在一些示例中，在步骤s300中，可以取出并放回轮毂14、圆光栅13和紧固件15形成的复合结构，重新进行步骤s300。若检测结果(也即第二电信号ch2的第二移动距离l2或偏心误差)不变，则可以认为在步骤s300中紧固件15稳定地将圆光栅13布置在轮毂14上。
98.在一些示例中，可以重复执行步骤s200以使偏心误差小于预设阈值。具体而言，若偏心误差不小于预设阈值，可以重复步骤s200和步骤s300以使偏心误差小于预设阈值。在这种情况下，能够通过多次的步骤s200调整偏心误差，并通过多次步骤s300判断偏心误差是否符合要求。
99.在一些示例中，预设阈值可以为1微米至10微米。例如，预设阈值可以为1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、或10微米，优选地，预设阈值可以为1微米至3微米。在这种情况下，能够通过步骤s200以使偏心误差调整至1微米至10微米，从而能够保证圆光栅13的装配精确度。
100.在一些示例中，在步骤s200中，可以同时进行步骤s300。在这种情况下，能够同时获得圆光栅13的栅线图像、第一电信号ch1和第二电信号ch2，进而能够准确地调整圆光栅13的偏心误差。
101.在步骤s400中，安装步骤可以包括利用固定剂将圆光栅13安装于光栅旋转轴12，并拆卸紧固件15。
102.在一些示例中，若误差小于预设阈值，可以固定圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置。
103.在一些示例中，可以通过固定剂将圆光栅13固定于轮毂14以固定圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置。在这种情况下，由于轮毂14和光栅旋转轴12具有较高的加工精度，可以认为轮毂14和光栅旋转轴12的轴心重合，由此能够通过固定圆光栅13于轮毂14的相对位置以确定圆光栅13与光栅旋转轴12的相对位置。
104.在一些示例中，固定剂可以为硬环氧树脂，利用固定剂将圆光栅13安装于光栅旋转轴12时，在固定剂固化后拆卸紧固件15。在这种情况下，能够提高固定剂固化时圆光栅13相对于轮毂14的稳定性。
105.以上在具体实施方式中描述了本发明的各种实施例。尽管这些描述直接描述了上述实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以想到对这里示出和描述的特定实施例的修改和/或变形。落入本说明书范围内的任何这样的修改或变形也意图包括在其中。除非特别指出，否则发明人的意图是说明书和权利要求书中的词语和短语被赋予普通技术人员的普通和习惯的含义。
106.已经呈现了本技术人在提交本技术时已知的本发明的各种实施例的以上描述，并且旨在用于说明和描述的目的。本说明并非旨在穷尽本发明，也不将本发明限制于所公开的确切形式，并且根据上述教导可以进行许多修改和变形。所描述的实施例用于解释本发明的原理及其实际应用，并且使得本领域的其他技术人员能够以各种实施例以及适合于预期的特定用途的各种修改来利用本发明。因此，旨在本发明不限于公开的用于实现本发明所披露的特定实施例。
107.虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对于本领域技术人员而言显而易见的是，基于本发明的教导，可以做出变形和修改而不偏离本发明及其更广泛的方面，因此所附权利要求将在其范围内涵盖在本发明的真实精神和范围内的所有这些改变和修改。本领域技术人员将理解，一般而言，本发明中使用的术语一般意图为“开放”术语(例如术语“包括”应被解释为“包括但不限于”，术语“具有”应被解释为“至少具有”，术语“包括”应被解释为“包括但不限于”等)。
技术特征：1.一种用于光学装置的圆光栅的装配方法，所述装配方法将圆光栅安装于设置在基座的光栅旋转轴，其特征在于，所述装配方法包括：准备步骤，将所述圆光栅布置于所述光栅旋转轴以使所述圆光栅以所述光栅旋转轴的轴心为旋转中心相对于所述基座旋转；调整步骤，在所述圆光栅旋转的过程中捕获所述圆光栅的栅线图像并通过显示模块呈现所述栅线图像，调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置以使所述栅线图像一侧的边缘移动至第一边缘位置与第二边缘位置之间的区域内；检测步骤，使所述圆光栅旋转，并且在所述圆光栅上的至少两个位置捕获所述圆光栅的栅线图像并转换为第一电信号和第二电信号，基于所述第一信号和所述第二电信号获得所述圆光栅的偏心误差，并确定所述偏心误差是否小于预设阈值；以及安装步骤，若所述偏心误差小于所述预设阈值，则固定所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置。2.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述调整步骤中，在所述圆光栅旋转的过程中，所述栅线图像的一侧的边缘在所述第一边缘位置和所述第二边缘位置之间往复移动。3.根据权利要求1或2所述的装配方法，其特征在于：在所述调整步骤中，若所述栅线图像的一侧的边缘靠近所述第一边缘位置或所述第二边缘位置，则停止所述圆光栅的旋转，并且通过调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置使所述栅线图像一侧的边缘移动至所述第一边缘位置与所述第二边缘位置之间的中点。4.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述检测步骤中，以固定所述第一电信号的波形的方式呈现所述第一电信号的波形和所述第二电信号的波形，并且基于所述第二电信号的相位的动态范围计算所述偏心误差。5.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述调整步骤中，以使所述圆光栅的圆心与所述光栅旋转轴的轴心相互靠近的方式调整所述圆光栅与所述光栅旋转轴的相对位置。6.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：若所述偏心误差不小于所述预设阈值，则重复所述调整步骤和所述检测步骤以使所述偏心误差小于所述预设阈值，所述预设阈值为1微米至10微米。7.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述调整步骤中，同时进行检测步骤。8.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述调整步骤中，利用第一传感模块接收所述圆光栅的栅线图像并利用所述第一显示模块显示具有栅线的栅线图像。9.根据权利要求1所述的装配方法，其特征在于：在所述准备步骤中，使用紧固件和轮毂将所述圆光栅布置于所述光栅旋转轴，并且使所述圆光栅与所述光栅旋转轴之间的相对位置可调节。10.根据权利要求1或8所述的装配方法，其特征在于：在所述检测步骤中，分别利用设置在所述圆光栅相对两侧的第二传感模块和第三传感模块接收所述栅线图像并获得所述第一电信号和所述第二电信号，基于所述第一电信号和
所述第二电信号计算偏心误差。
技术总结本发明提供了一种用于光学装置的圆光栅的装配方法，包括：将圆光栅布置于光栅旋转轴以使圆光栅能够以光栅旋转轴的轴心为旋转中心相对于基座旋转；在圆光栅旋转的过程中捕获并呈现具有栅线的栅线图像，调整圆光栅与光栅旋转轴的相对位置以使栅线图像的一侧的边缘移动至第一边缘位置与第二边缘位置之间；在至少两个位置捕获圆光栅的栅线图像并转换为第一电信号和第二电信号，基于第一电信号与第二电信号获得圆光栅的偏心误差，并确定偏心误差是否小于预设阈值；以及安装步骤，若偏心误差小于预设阈值，则固定圆光栅与光栅旋转轴的相对位置。在这种情况下，能够基于圆光栅的圆心与光栅旋转轴的轴心的差距对圆光栅与光栅旋转轴的相对位置进行调整。转轴的相对位置进行调整。转轴的相对位置进行调整。
技术研发人员：张和君 陈源 廖学文 章智伟
受保护的技术使用者：深圳市中图仪器股份有限公司
技术研发日：2021.07.30
技术公布日：2022/7/5
