一种用于确定平面上绝对零位的光学玻璃基片的制备方法.pdf

一种用于确定平面上绝对零位的光学玻璃基片的制备方法
    本发明涉及一种用于确定平面上绝对零位的光学玻璃基片的制备方法，属机械加工技术领域。

    在机械、电子制造等领域，确定绝对零位是关键技术之一。对于普通标尺和刻盘从刻线的规律来看，它们都是属于增量式编码系统，无法自动确定绝对零位。如果在测量过程中一旦遇到停电、停机或中断运行等意外事故，会使前面得到的结果全部丢失，需要重新确定零位并重复以前的测量工作才能继续进行下去。为了克服增量式测量器件的上述缺点，本申请人曾于1985年申报过专利，其专利号为85100127，发明名称为平面零位光栅，该技术提供了一种设置在光学玻璃基面上的二维零位光栅，其构造是以栅线总数为N×N的一维零位光栅的栅线结构序列{X}为基础，构成N×N的方阵{Y)，再将{Y}方阵中每一个Y值取反值，构成N×N方阵{Z}。{Z}方阵就是平面零位光栅的构造模式，其中“1”为透光，“0”为不透光。将这一构造模式复制在光学玻璃基面上，就是一种平面零位光栅。但是上述技术存在系统信号噪声比≤2，零位确定精度较低等不足。

    本发明的目的是制备一种用于确定平面绝对零位的光学玻璃基片，能够用以精确确定平面内两个互相垂直方向的零位。

    本发明提出的用于确定平面绝对零位的光学玻璃基片的制备方法，包括下列步骤：

    (1)用随机函数产生N×N个随机数X，其中0≤X≤1；

    (2)根据步骤(1)地随机数，一一对应地生成一个由数字0或1组成的序列Y，其中X＜0.5时，Y＝0，X≥0.5时，Y＝1；

    (3)将序列Y中的N×N个数顺次排列成N行N列由数字0或1组成的矩阵Z；

    (4)以矩阵Z为构造模式，将矩阵Z复制在光学玻璃基面上，使其中“1”为透光，“0”为不透光，透光或不透光单元为正方形，其面积为0.0001平方毫米，即得到用于确定平面绝对零位的光学玻璃基片。

    本发明设计的光学玻璃基片，用于测定绝对零信号时，信号准确，信噪比高，使用价值高，便于生产。本发明方法适用于机械加工工作台平面精确定位、电子元器件平面精确插装定位和彩色套印平面绝对零位的精确确定等。本发明的特点是直接在待确定绝对平面零位的平面上产生平面绝对零位。有较好的实施前景。

    使用本发明制备的光学玻璃基片，确定平面绝对零位的过程如下：

    首先将用本发明方法制备的两片相同的光学玻璃基片，其中一片固定于设备的零位上，另一片固定在相对于零位作平面运动、待确定绝对零位的平面上，并使这两片光学玻璃基片相互平行间隔0.01毫米。然后，在用作零位的光学玻璃基片平面的中垂线，在上面光学玻璃基片平面的上方、下面光学玻璃基片平面的下方，分别设置光电转换器和激光光源。当两片光学玻璃基片完全重合时，光电转换器接受最强光，产生峰值电脉冲，此时，说明上方玻璃基片所处的位置为该平面的绝对零位。

    若取零位上二块玻璃基片的透光面积S＝1，则在非零位上的最大透光面积设为0.18≤S1≤0.22。因为此时二块光学玻璃基片透光后的光强既能够提供足够的脉冲峰值，精确确定平面绝对零位，又能够产生适合的次脉冲峰值，便于搜索到零位。

    当S1＜0.18时，虽然脉冲峰值很大，定位精确，但是次脉冲峰值偏小，不利于零位的搜索。此时应当将上述第(1)步的随机函数乘以小于1的系数，重新制作新的玻璃基片，调整透光度，以减小脉冲峰值，增加次脉冲峰值，以利于零位的搜索。

    当S1＞0.22时，脉冲峰值太小，系统信号/噪声比不够高，零位定位不准确。此时应当将上述第(1)步中的随机函数乘以大于1的系数，再重新制备玻璃基片，调整透光度，以便提高系统脉冲峰值，得到足够的零位定位精度。