專利名稱：用于產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺初始信號(hào)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于對(duì)兩個(gè)物體之間的相對(duì)移動(dòng)量進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)線性標(biāo)尺，特別涉及一種產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺的初始信號(hào)的裝置，可通過將基準(zhǔn)位置作為這種標(biāo)尺的初始信號(hào)進(jìn)行輸出，獲得作為絕對(duì)值的、例如機(jī)床的相對(duì)移動(dòng)量。
在機(jī)床精確加工過程中，對(duì)加工工具朝向被加工工件的相對(duì)移動(dòng)量進(jìn)行精確測(cè)量是相當(dāng)重要的。
這些技術(shù)中的一項(xiàng)技術(shù)，即利用使兩個(gè)薄層光柵相重疊而獲得的摩爾條紋進(jìn)行測(cè)量的光學(xué)標(biāo)尺，已經(jīng)是公知的了。這種典型的光學(xué)標(biāo)尺如圖9所示，它具有一個(gè)通過在透明玻璃標(biāo)尺100的一個(gè)表面上形成光柵(分割線)的方式制備出的主標(biāo)尺101，以及一個(gè)通過在透明玻璃標(biāo)尺102的一個(gè)表面上形成光柵(分割線)的方式制備出的指數(shù)標(biāo)尺103，并且使其透明部分和不透明部分按預(yù)定的柵距(間距)配置。如圖9(a)所示，使指數(shù)標(biāo)尺103按精細(xì)間隔與主標(biāo)尺101相對(duì)配置，同時(shí)如圖9(b)所示，使指數(shù)標(biāo)尺103上的光柵按相對(duì)于形成在主標(biāo)尺101上的光柵傾斜一個(gè)微小的角度。
配置在主標(biāo)尺101和指數(shù)標(biāo)尺103上的光柵，由具有等柵距的光柵構(gòu)成，它們可通過在真空狀態(tài)下在玻璃標(biāo)尺100、102上將鉻蒸發(fā)并進(jìn)行蝕刻的方式制成。
當(dāng)采用如上所述的結(jié)構(gòu)構(gòu)成時(shí)，可以產(chǎn)生如

圖10所示的摩爾條紋。這種摩爾條紋的間隔為W，黑暗部分和明亮部分按相距每一個(gè)間隔W的方式形成。當(dāng)指數(shù)標(biāo)尺103相對(duì)于主標(biāo)尺101由右側(cè)向左側(cè)移動(dòng)時(shí)，黑暗部分或明亮部分將由上部移動(dòng)到下部，或由下部移動(dòng)到上部。對(duì)于這種場(chǎng)合，當(dāng)主標(biāo)尺101與指數(shù)標(biāo)尺103之間的間距為P，在它們之間的傾斜角度為θ(rad)時(shí)，摩爾條紋的間隔W可以由下述公式表示W(wǎng)=P/θ，即摩爾條紋的間隔W為將柵距P的間隔按光學(xué)方式放大至1/θ倍時(shí)的間距。因此當(dāng)光柵移動(dòng)過一個(gè)柵距P時(shí)，摩爾條紋移動(dòng)W，從而使得在該柵距P之內(nèi)的移動(dòng)量可以通過讀取W沿上、下方向的變化而精確的測(cè)量。
正如圖11所示，用于光學(xué)檢測(cè)摩爾條紋變化的光電轉(zhuǎn)換元件110，配置于指數(shù)標(biāo)尺，光源配置在主標(biāo)尺的相對(duì)側(cè)，當(dāng)指數(shù)標(biāo)尺103相對(duì)于主標(biāo)尺101產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，便可以讀取出流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件110的電流流量的變化。
換句話說，當(dāng)指數(shù)標(biāo)尺103相對(duì)于主標(biāo)尺101處于狀態(tài)A時(shí)，照射至光電轉(zhuǎn)換元件110的光強(qiáng)度為最大值，流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件110的電流亦將到達(dá)最大值I1。然后在經(jīng)過相對(duì)移動(dòng)而到達(dá)狀態(tài)B時(shí)，照射至光電轉(zhuǎn)換元件110的光強(qiáng)度將有所降低，其電流亦變?yōu)镮2；在經(jīng)過進(jìn)一步移動(dòng)而到達(dá)狀態(tài)C時(shí)，照射至光電轉(zhuǎn)換元件110的光強(qiáng)度將達(dá)到最小值，流經(jīng)的電流亦為最小值I3。而且當(dāng)進(jìn)一步移動(dòng)而到達(dá)狀態(tài)D時(shí)，照射至光電轉(zhuǎn)換元件110的光強(qiáng)度又將有所增加，它的電流亦變?yōu)镮2；在經(jīng)過繼續(xù)移動(dòng)而到達(dá)狀態(tài)E時(shí)，照射至光電轉(zhuǎn)換元件110的光強(qiáng)度將再次達(dá)到最大值，流經(jīng)的電流亦再次達(dá)到最大值I1。
如上所述，流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件110的電流將呈正弦波形狀變化，而且在該變化達(dá)到一個(gè)周期時(shí)，主標(biāo)尺101同時(shí)相對(duì)于指數(shù)標(biāo)尺103移動(dòng)過一個(gè)光柵柵距P。
在圖11中僅僅安裝有一個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件110，然而也可以如圖12所示，安裝有兩個(gè)彼此相距一個(gè)周期(間隔W)加90度的光電轉(zhuǎn)換元件111、112，如圖13所示，以相位B流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件112的電流，相對(duì)以相位A流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件111的電流偏移了90度。換句話說，如果以相位A流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件111的電流呈正弦波形，則以相位B流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件112的電流將呈余弦波形。
對(duì)于這種場(chǎng)合，由于主標(biāo)尺101與指數(shù)標(biāo)尺103之間相對(duì)移動(dòng)方向的不同，以相位B流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件112的電流，將相對(duì)于以相位A流經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件111的電流超前90度或滯后90度，所以采用將兩個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件按偏置90度的方式設(shè)置，便可以通過檢測(cè)出兩者之間相位而檢測(cè)出相對(duì)移動(dòng)的方向。
按照上述原理構(gòu)造的光學(xué)標(biāo)尺的示意性透視圖如圖14所示。
在圖14中，通過真空蒸發(fā)鍍鉻方式制備的、具有相等柵距的光柵形成在縱向主標(biāo)尺101的一個(gè)表面上，指數(shù)標(biāo)尺103固定在夾持著主標(biāo)尺101的コ字型夾持器104的一個(gè)表面上。通過與主標(biāo)尺101相類似的方式，即按照真空蒸發(fā)鍍鉻方式制備的、具有相等柵距的光柵，還形成在指數(shù)標(biāo)尺103上與主標(biāo)尺101的相對(duì)的表面上。在指數(shù)標(biāo)尺103的相反側(cè)還安裝有光電轉(zhuǎn)換元件111。
如圖15所示，在コ字型夾持器104上位于與主標(biāo)尺101相對(duì)側(cè)的表面上還配置有一個(gè)光源105，以便能夠用光電轉(zhuǎn)換元件111檢測(cè)出穿過主標(biāo)尺101和指數(shù)標(biāo)尺103的光束。
主標(biāo)尺101和指數(shù)標(biāo)尺103可以作彼此相對(duì)的移動(dòng)。
如上所述，指數(shù)標(biāo)尺103上的光柵(分割線)按微小間隔與形成在主標(biāo)尺101上的光柵(分割線)相對(duì)設(shè)置，并且使前者相對(duì)于后者傾斜一個(gè)微小角度。
圖15的橫剖面圖示出了按如上所述方式構(gòu)造的光學(xué)標(biāo)尺的原理性結(jié)構(gòu)圖，即由光源105產(chǎn)生的光束，將穿過由玻璃制作的主標(biāo)尺101，和由玻璃制作的指數(shù)標(biāo)尺103，進(jìn)而形成可由光電轉(zhuǎn)換元件113接收的摩爾條紋。
光電轉(zhuǎn)換元件113可以產(chǎn)生具有如圖13所示的、相位彼此相差90度的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，從而可以根據(jù)如上所述的兩個(gè)信號(hào)測(cè)量出移動(dòng)方向和移動(dòng)距離。
當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件113配置有三個(gè)光電轉(zhuǎn)換元件時(shí)，可以利用其中的兩個(gè)產(chǎn)生如上所述的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，并且用另一個(gè)產(chǎn)生一個(gè)基準(zhǔn)電平信號(hào)。通過設(shè)定由基準(zhǔn)電平的光電轉(zhuǎn)換元件接收到的光強(qiáng)度，進(jìn)而將其取為呈正弦波形式變化的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)的平均信號(hào)電平(零電平)的方式，還可以使所獲得的檢測(cè)信號(hào)具有更高的精度。
如果將具有如上所述結(jié)構(gòu)構(gòu)成的光學(xué)標(biāo)尺，安裝在NC機(jī)床上，以便測(cè)量在被加工工件與加工工具之間的相對(duì)移動(dòng)時(shí)，由于這種相對(duì)移動(dòng)通常是以數(shù)字控制方式由初始位置開始移動(dòng)，所以它必須測(cè)量出作為相對(duì)于初始位置的相對(duì)移動(dòng)。因此一般來說，初始位置要預(yù)先設(shè)定在主標(biāo)尺上，并且每當(dāng)指標(biāo)尺通過初始位置而產(chǎn)生出一個(gè)初始檢測(cè)信號(hào)時(shí)，同時(shí)能夠檢測(cè)出該初始位置，而且可以通過利用這一初始檢測(cè)信號(hào)使NC機(jī)床復(fù)位的方式，將這一初始位置設(shè)置在NC機(jī)床上。然后，當(dāng)表示作為基準(zhǔn)點(diǎn)用的初始位置Z的分割線(光柵)109，設(shè)置在規(guī)定的軌道位置時(shí)，該位置不同于上述中如圖16(a)所示的、光學(xué)線性標(biāo)尺的主標(biāo)尺101上的分割線位置，并且當(dāng)用于檢測(cè)透射過作為初始位置的光柵109，和作為摩爾條紋的指數(shù)標(biāo)尺103的光束的光電轉(zhuǎn)換元件進(jìn)行定位時(shí)，則僅僅在主標(biāo)尺101和指數(shù)標(biāo)尺103處于特定的相對(duì)位置時(shí)，才可以檢測(cè)出初始信號(hào)。
換句話說，與圖11所示的情況類似，由于在主標(biāo)尺101的一個(gè)柵距P之間變化的信號(hào)Sz，也在如圖16(b)所示的初始位置Z處，作為初始檢測(cè)信號(hào)被檢測(cè)到，所以當(dāng)初始檢測(cè)信號(hào)Sz的波形峰點(diǎn)按如圖16(b)所示的方式，即按預(yù)定的電平TH被消峰，而形成為初始檢測(cè)脈沖信號(hào)Pz時(shí)，該初始檢測(cè)信號(hào)的上升點(diǎn)，可被視為主標(biāo)尺的初始位置Z。
然而這種初始脈沖信號(hào)Pz，通常是通過主標(biāo)尺101和指數(shù)標(biāo)尺103間的相對(duì)移動(dòng)來檢測(cè)的，所以存在有檢測(cè)信號(hào)的電平會(huì)隨著通過初始位置Z時(shí)的相對(duì)移動(dòng)速度而變化的問題。
舉例來說，當(dāng)主標(biāo)尺與指數(shù)標(biāo)尺間的相對(duì)移動(dòng)速度比較高時(shí)，檢測(cè)電平將如圖16(b)中的單點(diǎn)劃虛線所示，即比較低。因此存在有在檢測(cè)初始位置時(shí)必須按特定的速度移動(dòng)的問題。
另外，根據(jù)主標(biāo)尺101上的初始位置Z接近指數(shù)標(biāo)尺103的方向，由于摩爾條紋檢測(cè)信號(hào)還將象如圖16所示的脈沖Pz1和Pz2那樣，產(chǎn)生有輕微偏移，所以，這也會(huì)使初始脈沖信號(hào)Pz的位置有所變化。
因此在輸出初始位置信號(hào)時(shí)，標(biāo)尺必須沿著預(yù)先特定的方向接近初始位置，并且必須按照特定的速度接近該初始位置，因此產(chǎn)生標(biāo)尺初始位置的檢測(cè)操作復(fù)雜化的問題。
為了能解決上述的問題，本發(fā)明是通過帶有產(chǎn)生絕對(duì)值時(shí)同步產(chǎn)生一個(gè)初始位置信號(hào)的回路的方式進(jìn)行檢測(cè)的。
因此，根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例，提供一種用于產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺的初始信號(hào)的裝置，其特征在于，其包括一個(gè)配置有至少表示初始位置的第一光柵(分割線)，和以相等的柵距沿縱向進(jìn)行刻分的第二光柵(分割線)的主標(biāo)尺；一個(gè)配置有與所述第一和第二光柵相交叉的、可以相對(duì)于所述主標(biāo)尺移動(dòng)的指數(shù)標(biāo)尺；一個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分，借助所述兩個(gè)標(biāo)尺之間的光柵產(chǎn)生的摩爾條紋，用于檢測(cè)具有正弦波形的、相對(duì)于單位長(zhǎng)度的相對(duì)移動(dòng)而作周期性變化的信號(hào)，和一個(gè)表示如上所述初始位置的初始檢測(cè)信號(hào)；以及一個(gè)絕對(duì)內(nèi)插組件，用于通過根據(jù)前述的、具有正弦波形的信號(hào)相位進(jìn)行細(xì)分而產(chǎn)生內(nèi)插脈沖信號(hào)的方式，輸出在所述單元長(zhǎng)度內(nèi)插的內(nèi)插數(shù)據(jù)，并且利用由所述絕對(duì)內(nèi)插組件輸出的、表示特定內(nèi)插位置信息的內(nèi)插計(jì)數(shù)值，與表示所述初始位置的初始檢測(cè)信號(hào)的邏輯積，產(chǎn)生出一個(gè)初始位置信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，提供了一種如第一實(shí)施例所述的用于產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺初始信號(hào)的裝置，其中所述內(nèi)插位置信息的形成，是通過表示在所述主標(biāo)尺的分割線之間劃分的絕對(duì)值的計(jì)數(shù)脈沖，和在標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明，由于可以通過獲取由初始位置Z產(chǎn)生的初始信號(hào)，和由內(nèi)插組件輸出的、對(duì)光柵之間的間隔進(jìn)行進(jìn)一步細(xì)分的內(nèi)插脈沖信號(hào)的邏輯積的方式，檢測(cè)出初始信號(hào)Z的位置，所以可以將初始位置信號(hào)和絕對(duì)值信號(hào)作為完全同步的信號(hào)進(jìn)行處理，從而不論按什么方式接近初始位置均可以獲得高精度的初始信號(hào)。
參考下面結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)最佳實(shí)施例的說明，可以更清楚地理解本發(fā)明。
圖1為表示本發(fā)明用于檢測(cè)光學(xué)線性標(biāo)尺初始信號(hào)裝置的示意性方框圖；圖2為表示脈沖調(diào)制回路的電路圖；圖3為表示脈沖調(diào)制回路的時(shí)鐘信號(hào)的示意性曲線圖；圖4為表示絕對(duì)內(nèi)插回路中的時(shí)鐘信號(hào)用的示意性曲線圖；圖5為表示內(nèi)插脈沖中時(shí)鐘信號(hào)的示意性曲線圖；圖6為表示a相/b相信號(hào)發(fā)生回路和初始信號(hào)提取組件的示意性方框圖；圖7為表示周期測(cè)量計(jì)數(shù)器中的時(shí)鐘信號(hào)的示意性曲線圖；圖8為表示AB相位脈沖信號(hào)發(fā)生器的運(yùn)行時(shí)鐘信號(hào)用的示意性曲線圖；圖9為表示光學(xué)標(biāo)尺原理的示意性透視圖；圖10為表示摩爾條紋的示意性說明圖；圖11為表示摩爾條紋移動(dòng)的示意性說明圖；圖12為表示光電轉(zhuǎn)換元件設(shè)置位置的示意性說明圖；圖13為表示A相位信號(hào)和B相位信號(hào)的波形形狀的示意性說明圖；圖14為表示光學(xué)標(biāo)尺的示意性透視圖15為表示光學(xué)標(biāo)尺的橫剖面圖；圖16為表示檢測(cè)初始信號(hào)位置的光柵和用該光柵檢測(cè)到的波形的示意性說明圖。
本發(fā)明的光學(xué)線性標(biāo)尺的示意性結(jié)構(gòu)構(gòu)成如圖1所示。
在如圖1所示的光學(xué)線性標(biāo)尺中，由作為光源的光發(fā)射二極管1產(chǎn)生的光束穿過柵距為P的、形成在一個(gè)主標(biāo)尺和一個(gè)指數(shù)標(biāo)尺上的光柵，并由作為光電轉(zhuǎn)換元件的光電二極管2接收。由該光電二極管2接收到的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，由光電轉(zhuǎn)換放大器3放大，然后輸出至比較器4以形成一個(gè)二進(jìn)制數(shù)據(jù)。
該二進(jìn)制數(shù)據(jù)是根據(jù)每一次移動(dòng)?xùn)啪郟的移動(dòng)方向，借助位置數(shù)據(jù)輔助計(jì)數(shù)器5施加至相加計(jì)數(shù)器和相減計(jì)數(shù)器，以形成以柵距P為單位的位置數(shù)據(jù)，進(jìn)而施加至處理器(顯示裝置)9中。還要將內(nèi)插至上述柵距P內(nèi)的數(shù)據(jù)，送到處理器9，測(cè)量出更為精確的絕對(duì)值。
換句話說，將由光電轉(zhuǎn)換放大器3輸出的、如上所述的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，送入至絕對(duì)內(nèi)插回路6，并且由該絕對(duì)內(nèi)插回路6控制，以便對(duì)精確細(xì)分所述光柵柵距P的內(nèi)插脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，形成計(jì)數(shù)后的脈沖，進(jìn)而將這種細(xì)分柵距P內(nèi)部的內(nèi)插數(shù)據(jù)，通過由計(jì)數(shù)器25給出的計(jì)數(shù)脈沖，輸出至所述的處理器9。
將相位已經(jīng)被絕對(duì)內(nèi)插回路6調(diào)制過的信號(hào)，輸出至a相/b相信號(hào)發(fā)生器8，以產(chǎn)生表示內(nèi)插數(shù)據(jù)的A相脈沖信號(hào)和B相脈沖信號(hào)，并且同時(shí)產(chǎn)生一個(gè)作為表示基準(zhǔn)點(diǎn)的初始信號(hào)的Z相脈沖信號(hào)，在此所述的內(nèi)插數(shù)據(jù)為用于對(duì)柵距P的內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分的數(shù)據(jù)，并作為如下所述的脈沖數(shù)目和相位供給至數(shù)字控制機(jī)床(NC)。這樣，機(jī)械加工工具的移動(dòng)方向和這一移動(dòng)量便可以由這些脈沖信號(hào)進(jìn)行控制。
本發(fā)明可配置有一個(gè)光源11(光發(fā)射二極管)，從而可以通過形成在主標(biāo)尺101上切割的、并且形成有原始位置Z的光柵109和指數(shù)標(biāo)尺104產(chǎn)生出摩爾條紋，而且本發(fā)明還配置有一個(gè)檢測(cè)在初始點(diǎn)產(chǎn)生的摩爾條紋用的光電二極管12，一個(gè)用于對(duì)其輸出進(jìn)行放大的放大器13，以及一個(gè)用于對(duì)放大器13的輸出整形的波形整形回路14(在這一實(shí)例中，光源11也可以用作為光源1)。
而且，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，還使得檢測(cè)形成在主標(biāo)尺上的基準(zhǔn)位置Z的基準(zhǔn)脈沖信號(hào)Sp，與上述A相或B相輸出信號(hào)同步獲得，后者是通過將利用檢測(cè)摩爾條紋而檢測(cè)到的初始位置輸出信號(hào)，和由如后所述的計(jì)數(shù)比較器37輸出的相關(guān)輸出信號(hào)，輸入至基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生部分36上的方式。
在這一實(shí)例中，當(dāng)在主標(biāo)尺和指數(shù)標(biāo)尺上的光柵之間的間隔為40微米時(shí)，可以在輸入至絕對(duì)內(nèi)插回路6中的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)的一個(gè)周期中，對(duì)40個(gè)脈沖計(jì)數(shù)，因此可以獲得的分辨度為1微米的光學(xué)標(biāo)尺。
這種絕對(duì)內(nèi)插回路6包括相位調(diào)制回路21，它可根據(jù)所輸入的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，將脈沖偏移量施加至載波上；一個(gè)低通濾波器(LPF)22，用于提取相位調(diào)制回路21的偏移輸出信號(hào)的基波；一個(gè)將低通濾波器22的輸出信號(hào)二進(jìn)制化的比較器23；一個(gè)在二進(jìn)制載波信號(hào)的邊緣處開始計(jì)數(shù)，并在比較器23的輸出信號(hào)的邊緣處停止計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器；一個(gè)用于產(chǎn)生由計(jì)數(shù)器25計(jì)數(shù)并形成載波的發(fā)生時(shí)鐘信號(hào)的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器24；一個(gè)對(duì)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器24給出的時(shí)鐘信號(hào)細(xì)分的分頻器26；以及一個(gè)利用由分頻器26的輸出產(chǎn)生載波的載波信號(hào)發(fā)生器27，而且這種絕對(duì)內(nèi)插回路6是一個(gè)具有對(duì)柵距P內(nèi)進(jìn)行細(xì)分以改善分辨度的功能的回路。
如果舉例來說，這種相位調(diào)制回路21的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，如同日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_昭62(1987)-132210號(hào)公報(bào)中所述，而且這種回路的一種具體構(gòu)成形成已經(jīng)詳示在圖2中。它是將輸入的A相位信號(hào)通過作為緩沖器的運(yùn)算放大器OP1施加在網(wǎng)絡(luò)電阻器RT上，同時(shí)由運(yùn)算放大器OP2反向施加在網(wǎng)絡(luò)電阻器RT上。
B相位信號(hào)通過作為緩沖器使用的運(yùn)算放大器OP3施加在網(wǎng)絡(luò)電阻器RT上，同時(shí)由運(yùn)算放大器OP4反向施加在網(wǎng)絡(luò)電阻器RT上。
換句話說，A相位信號(hào)、反向后的A相位信號(hào)、B相位信號(hào)、反向后的B相位信號(hào)通過網(wǎng)絡(luò)電阻器RT混合疊加，以形成包括八個(gè)相位彼此相對(duì)且電壓相等的細(xì)分信號(hào)的混合信號(hào)，進(jìn)而分別供給至多路調(diào)制器AM的八個(gè)輸入端(0)-(7)。向輸入端C1、C2、C3輸入如圖3(c)所示的選擇信號(hào)A、B、C，以便對(duì)多路調(diào)制器AM的輸入端(0)-(7)進(jìn)行選擇，并且將如圖3(a)所示的臺(tái)階形式的輸出信號(hào)S由輸出端輸出。
由多路調(diào)制器AM輸出的信號(hào)S的頻率如圖3所示，它與選擇信號(hào)C的頻率完全相同，因此其相位在A相位信號(hào)(B相位信號(hào))的電平進(jìn)行平衡調(diào)制的輸出信號(hào)S，將通過作為載波的選擇信號(hào)C，由多路調(diào)制器AM輸出。換句話說，所輸出的是其相位根據(jù)A相位信號(hào)(B相位信號(hào))的相位經(jīng)調(diào)制的載波信號(hào)。
將這種進(jìn)行過平衡調(diào)制的載波信號(hào)施加在LPF22上，以形成一個(gè)如圖3(b)所示的平滑正弦波。
這一信號(hào)可以由下述公式表示S=K·Cos(ωt-2π·x/p)，其中ω為載波頻率的角速度，p為光柵之間的間隔，x為移動(dòng)量，這一信號(hào)是當(dāng)相位變化時(shí)，表示所要度量的標(biāo)尺移動(dòng)量(x)與柵距P間比率(x/p)的信號(hào)。
這種信號(hào)S的電平零點(diǎn)可利用比較器23，變換成一個(gè)作為邊緣的二進(jìn)制信號(hào)。在由比較器23輸出的二進(jìn)制信號(hào)的相位，與輸入至絕對(duì)內(nèi)插回路6的A相位信號(hào)和B相位信號(hào)的相位之間的關(guān)系如圖4所示。
如圖4左側(cè)所示的正弦波形的信號(hào)為A相位信號(hào)和B相位信號(hào)，如圖4右側(cè)所示的脈沖波形為由比較器23輸出的、相位被偏移了的載波二進(jìn)制信號(hào)，其中由虛線所示的位置為施加在相位調(diào)制回路21上的、載波相位為零時(shí)的位置。
在A相位信號(hào)處于最大正相位而B相位信號(hào)處于零相位時(shí)的場(chǎng)合，將形成如圖4(a)所示的、相位偏移90度后的二進(jìn)制信號(hào)；在A相位信號(hào)處于零相位而B相位信號(hào)處于最大正相位時(shí)的場(chǎng)合，將形成如圖4(b)所示的、相位偏移180度后的二進(jìn)制信號(hào)；在A相位信號(hào)處于最大負(fù)相位而B相位信號(hào)處于零相位時(shí)的場(chǎng)合，將形成如圖4(c)所示的、相位偏移270度后的二進(jìn)制信號(hào)；在A相位信號(hào)處于零相位而B相位信號(hào)處于最大負(fù)相位時(shí)的場(chǎng)合，將形成如圖4(d)所示的、相位偏移360度后的二進(jìn)制信號(hào)，即這個(gè)二進(jìn)制信號(hào)表示的是沒有相位偏移，且已經(jīng)返回至初始時(shí)的狀態(tài)。
由于相位調(diào)制回路21、LPF22和比較器23的結(jié)構(gòu)如上所述，所以可以獲得對(duì)光柵柵距P的內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分的內(nèi)插數(shù)據(jù)。舉例說，可以通過對(duì)使比較器23的輸出上升的、位于載波零相位處的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的方式，獲得對(duì)光柵柵距P的內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分的內(nèi)插數(shù)據(jù)。而且利用來自載波信號(hào)發(fā)生器27的載波邊緣，計(jì)數(shù)器25開始計(jì)數(shù)，并在比較器23的二進(jìn)制輸出信號(hào)的上升邊緣，計(jì)數(shù)器25停止計(jì)數(shù)，可以獲得對(duì)光柵柵距P的內(nèi)部進(jìn)行細(xì)分的內(nèi)插絕對(duì)值。
對(duì)于這種場(chǎng)合下的計(jì)數(shù)脈沖如圖5所示。在圖5中，由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率，為由載波信號(hào)發(fā)生器27產(chǎn)生的載波頻率的40倍(即分頻器26可細(xì)分至1/40)。
圖5(a)示出由時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器24產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)，圖5(b)表示的是在如圖4(b)所示的、相對(duì)于圖4(a)所示的點(diǎn)位置移動(dòng)了1/4柵距時(shí)的點(diǎn)位置，而且計(jì)數(shù)器25計(jì)數(shù)到10個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的狀態(tài)。圖5(c)表示的是如圖4(b)所示的、計(jì)數(shù)器25在移動(dòng)了1/2的柵距之后計(jì)數(shù)到20個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的狀態(tài)。圖5(d)表示的是如圖4(c)所示的、計(jì)數(shù)器25在移動(dòng)了3/4的柵距之后計(jì)數(shù)到30個(gè)時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的狀態(tài)。
圖5(e)表示的是如圖4(d)所示的、計(jì)數(shù)器25由于相位偏移了360度而沒有計(jì)數(shù)到時(shí)鐘信號(hào)時(shí)的狀態(tài)。
如上所述，當(dāng)由計(jì)數(shù)器25產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率為載波頻率的40倍時(shí)，由于計(jì)數(shù)器25每計(jì)數(shù)到一個(gè)脈沖，即表示它移動(dòng)了光柵柵距P細(xì)分至40倍時(shí)的一個(gè)間距，所以可以獲得為放大倍數(shù)×40的分辨度。因此在光柵柵距為40微米時(shí)，分辨度可以為1微米。換句話說，脈沖內(nèi)插數(shù)的數(shù)目可以為“0-39”。
當(dāng)將由分頻器26按細(xì)分比率為“40”進(jìn)行過細(xì)分的時(shí)鐘信號(hào)施加至載波信號(hào)發(fā)生器27時(shí)，如果分頻器26的細(xì)分比率設(shè)定為“200”，即可以獲得為0.2微米的分辨度。
表示a相/b相信號(hào)發(fā)生回路8和形成初始信號(hào)的回路的示意性方框圖如圖6所示。
如圖6所示的回路包括一個(gè)周期計(jì)數(shù)器31，用于測(cè)量由絕對(duì)內(nèi)插回路6中的比較器23輸出的信號(hào)周期；一個(gè)用于由周期計(jì)數(shù)器31的計(jì)數(shù)值中減去一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值的減法器32；一個(gè)上下計(jì)數(shù)器23，用于對(duì)AB相位脈沖發(fā)生器34產(chǎn)生的反饋脈沖FB進(jìn)行計(jì)數(shù)，一直計(jì)數(shù)到預(yù)置在減法器32中的被減數(shù)值，并使其計(jì)數(shù)值為零；一個(gè)AB相位脈沖發(fā)生器34，其接收由上下計(jì)數(shù)器33給出的相等信號(hào)EQ和方向信號(hào)DIR，并在相等信號(hào)EQ被消除之前一直由一個(gè)脈沖產(chǎn)生反饋脈沖FB，并同時(shí)由該反饋脈沖FB和方向信號(hào)DIR，產(chǎn)生供給至NC機(jī)床或類似機(jī)械用的A相脈沖信號(hào)和B相脈沖信號(hào)；以及一個(gè)由周期計(jì)數(shù)器31計(jì)數(shù)的產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器35。
參考標(biāo)號(hào)36表示的是一個(gè)用于形成初始脈沖信號(hào)Sp的基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生部分，它的一個(gè)輸入端如圖6(b)所示，輸入由上述的波形整形回路14輸出的初始檢測(cè)信號(hào)Za的檢測(cè)波，而另一個(gè)輸入端如圖6所示輸入由計(jì)數(shù)比較器37給出的關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr。
預(yù)置如圖1所示的計(jì)數(shù)器25的計(jì)數(shù)值到計(jì)數(shù)比較器37，從內(nèi)部計(jì)數(shù)器38輸出計(jì)數(shù)信號(hào)到計(jì)數(shù)比較器37，通過如上所述的反饋脈沖FB在內(nèi)部計(jì)數(shù)器38中改變數(shù)值。
利用基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生部分36，并通過獲取初始檢測(cè)信號(hào)Za與計(jì)數(shù)比較器37給出的關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr的邏輯積的方式，便可以由計(jì)數(shù)比較器37輸出的關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr中提取初始脈沖信號(hào)Pz。
周期計(jì)數(shù)器31是一種測(cè)量載波周期的計(jì)數(shù)器，其是由絕對(duì)內(nèi)插回路6中的脈沖調(diào)制回路21進(jìn)行相位調(diào)制的，并且當(dāng)相位調(diào)制過的載波信號(hào)的周期無變化時(shí)，即在主標(biāo)尺和指數(shù)標(biāo)尺相對(duì)穩(wěn)定時(shí)，周期計(jì)數(shù)器31對(duì)由如圖7(a)所示的40個(gè)時(shí)鐘信號(hào)構(gòu)成的基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)計(jì)數(shù)。然而當(dāng)絕對(duì)內(nèi)插回路6中的內(nèi)插脈沖數(shù)目設(shè)置為“40”時(shí)，可以將分辨度增大至40×放大倍數(shù)。換句話說，由于基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的頻率與絕對(duì)內(nèi)插回路6中的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器24產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率相同，所以周期測(cè)量計(jì)數(shù)器31通常是通過時(shí)鐘信號(hào)綜合利用的方式進(jìn)行計(jì)數(shù)的，時(shí)鐘信號(hào)由作為基準(zhǔn)時(shí)鐘信號(hào)的、絕對(duì)內(nèi)插回路6內(nèi)部的時(shí)鐘信號(hào)發(fā)生器24產(chǎn)生。
當(dāng)主標(biāo)尺相對(duì)指數(shù)標(biāo)尺向左側(cè)移動(dòng)了1微米時(shí)，相位調(diào)制過的載波信號(hào)的周期將縮短，由周期測(cè)量計(jì)數(shù)器31計(jì)數(shù)出的時(shí)鐘信號(hào)數(shù)目將如圖7(b)所示，即為39個(gè)。與此相反，當(dāng)主標(biāo)尺相對(duì)指數(shù)標(biāo)尺向右側(cè)移動(dòng)了1微米時(shí)，相位調(diào)制過的載波信號(hào)的周期將伸長(zhǎng)，由周期測(cè)量計(jì)數(shù)器31計(jì)數(shù)出的時(shí)鐘信號(hào)數(shù)目將如圖7(c)所示，即為41個(gè)。
正如上所述，當(dāng)主標(biāo)尺和指數(shù)標(biāo)尺產(chǎn)生有相對(duì)移動(dòng)時(shí)，周期計(jì)數(shù)器31將根據(jù)光柵中的移動(dòng)，在分辨度為放大倍數(shù)×40時(shí)，使其在相位被調(diào)制過的波形信號(hào)的每一周期中的計(jì)數(shù)值，在40的附近變化。
按照如上所述的方式，由周期測(cè)量計(jì)數(shù)器31測(cè)量出的、相位被調(diào)制過的載波中的數(shù)據(jù)被輸入至減法器32，并且減去設(shè)定值“40”。因此當(dāng)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，減法器32的輸出值將如圖7(a)所示，即為“0”，而且將該“0”預(yù)置在上下計(jì)數(shù)器33中。當(dāng)產(chǎn)生有向左側(cè)的移動(dòng)時(shí)，減法器32的輸出值將如圖7(b)所示，為“-1或更低”，并且將該“-1或更低”預(yù)置在上下計(jì)數(shù)器33中。
當(dāng)產(chǎn)生有向右側(cè)的移動(dòng)時(shí)，減法器32的輸出值將如圖7(c)所示，為“+1或更高”，并且將該“+1或更高”預(yù)置在上下計(jì)數(shù)器33中。
下面參考圖8，對(duì)上下計(jì)數(shù)器33和AB相位脈沖發(fā)生器34的運(yùn)行方式進(jìn)行說明。在圖8中，以舉例方式示出了標(biāo)尺從某一位置移動(dòng)至(+)或(-)3/40個(gè)柵距P處，且將“+3”或“-3”預(yù)置在上下計(jì)數(shù)器33中時(shí)的一個(gè)實(shí)例。
首先如圖8(a)所示，當(dāng)標(biāo)尺產(chǎn)生移動(dòng)且使上下計(jì)數(shù)器33預(yù)置為“3”時(shí)，由于計(jì)數(shù)值不為零，所以相等信號(hào)EQ的電平為“L”，而且電平為“H”的、表示移動(dòng)方向的方向信號(hào)DIR將如圖8(b)、(c)所示，并且由計(jì)數(shù)器33輸出。AB相位脈沖發(fā)生器34接收信號(hào)EQ和信號(hào)DIR，并且利用如圖8(d)所示的一個(gè)脈沖(A1)，產(chǎn)生出供給上下計(jì)數(shù)器33的一個(gè)反饋脈沖FB。
這時(shí)，由于信號(hào)DIR為“H”電平，所以上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而向下計(jì)數(shù)，使它的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?”，而且由于相等信號(hào)EQ仍保持為“L”電平，所以將由一個(gè)脈沖(A2)進(jìn)一步產(chǎn)生出反饋脈沖FB，然后上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而進(jìn)一步向下計(jì)數(shù)，它的計(jì)數(shù)值就將變?yōu)椤?”。然而，由于這時(shí)信號(hào)EQ仍保持為“L”電平，所以仍將由一個(gè)脈沖(A3)進(jìn)一步產(chǎn)生出反饋脈沖FB，而后上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而進(jìn)一步向下計(jì)數(shù)，使它的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?”，從而使相等信號(hào)EQ的電平變?yōu)椤癏”。因此，將停止由AB相位脈沖發(fā)生器34輸出的反饋脈沖FB。
在另一方面，正如圖8(e)、(f)所示，AB相位脈沖發(fā)生器34在由信號(hào)A1產(chǎn)生的反饋脈沖FB的后沿處，使A相位脈沖信號(hào)反轉(zhuǎn)至“H”電平，在由信號(hào)A2產(chǎn)生的反饋脈沖FBA的后沿處，使B相位脈沖信號(hào)反轉(zhuǎn)至“H”電平，而且在由信號(hào)A3產(chǎn)生的反饋脈沖FB的后沿處，使A相位脈沖信號(hào)再次反轉(zhuǎn)至“L”電平。
如果假定上下計(jì)數(shù)器33的計(jì)數(shù)值為“0”時(shí)，移動(dòng)方向的反轉(zhuǎn)將使方向信號(hào)DIR的電平如圖8(c)所示，即反轉(zhuǎn)至“L”電平。舉例說，在出現(xiàn)有移動(dòng)的那一時(shí)刻，上下計(jì)數(shù)器33如圖8(a)所示，被預(yù)置為“-3”。由于此時(shí)的計(jì)數(shù)值不為零，所以相等信號(hào)EQ的電平為“L”，而且電平為“L”的、表示移動(dòng)方向的方向信號(hào)DIR將如圖8(b)、(c)所示，并且由計(jì)數(shù)器33輸出。AB相位脈沖發(fā)生器34接收信號(hào)EQ和信號(hào)DIR，并利用如圖8(d)所示的一個(gè)脈沖(B1)產(chǎn)生供給至上下計(jì)數(shù)器33的一個(gè)反饋脈沖FB。
這時(shí)，由于信號(hào)DIR為“L”電平，所以上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而向上計(jì)數(shù)，使它的計(jì)數(shù)值變?yōu)椤?2”，而且由于信號(hào)EQ仍保持為“L”電平，所以將由一個(gè)脈沖(B2)進(jìn)一步產(chǎn)生出反饋脈沖FB，然后上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而進(jìn)一步向上計(jì)數(shù)，它的計(jì)數(shù)值就變?yōu)椤?1”。由于這時(shí)信號(hào)EQ仍保持為“L”電平，所以仍將由一個(gè)脈沖(B3)進(jìn)一步產(chǎn)生出反饋脈沖FB，然后上下計(jì)數(shù)器33將由于該反饋脈沖FB而進(jìn)一步向上計(jì)數(shù)，它的計(jì)數(shù)值將變?yōu)椤?”，從而使相等信號(hào)EQ的電平變?yōu)椤癏”。
因此，這時(shí)由AB相位脈沖發(fā)生器34輸出的反饋脈沖FB將停止。
另一方面，正如圖8(e)、(f)所示，在AB相位脈沖發(fā)生器34中，由信號(hào)B1產(chǎn)生的反饋脈沖FB的后沿處，將使A相位信號(hào)反轉(zhuǎn)至“H”電平，由信號(hào)B2產(chǎn)生的反饋脈沖FB的后沿處，使B相位信號(hào)反轉(zhuǎn)至“H”電平，而且由信號(hào)B3產(chǎn)生的反饋脈沖FB的后沿處，使A相位信號(hào)再次反轉(zhuǎn)至“L”電平。
將按照上述的這種方式產(chǎn)生的A相脈沖信號(hào)和B相脈沖信號(hào)，供給至NC機(jī)床，這種NC機(jī)床可通過對(duì)A相脈沖信號(hào)和B相脈沖信號(hào)的邊緣進(jìn)行檢測(cè)而檢測(cè)出移動(dòng)量，并且可同時(shí)通過A相脈沖信號(hào)和B相脈沖信號(hào)之間的相位關(guān)系而檢測(cè)出移動(dòng)的方向。
根據(jù)本發(fā)明，a相/b相信號(hào)發(fā)生器8配置有基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生部分36、計(jì)數(shù)比較器37和內(nèi)部比較器38。計(jì)數(shù)比較器37的關(guān)聯(lián)脈沖輸出信號(hào)Pr，和初始位置Z的檢測(cè)信號(hào)Sz均輸入至基準(zhǔn)信號(hào)產(chǎn)生部分36。
將所述內(nèi)部比較器38的計(jì)數(shù)值輸入至計(jì)數(shù)比較器37。
將由計(jì)數(shù)器25輸出的絕對(duì)內(nèi)插值的初始值，如在電源接通“on”時(shí)，預(yù)置在內(nèi)部比較器38中，當(dāng)標(biāo)尺產(chǎn)生移動(dòng)時(shí)，這一計(jì)數(shù)值將由于反饋脈沖FB而被改變，并且每一柵距移動(dòng)0-39的計(jì)數(shù)。
因此，當(dāng)標(biāo)尺在計(jì)數(shù)器25所示的初始柵距之間由某一特定值(初始值)開始移動(dòng)時(shí)，將如圖8所示，在這一點(diǎn)產(chǎn)生a相/b相信號(hào)，同時(shí)使內(nèi)部比較器38的計(jì)數(shù)值與該a相/b相信號(hào)作同步變化。
由于在內(nèi)部比較器38到達(dá)特定的一個(gè)柵距之內(nèi)的設(shè)定值Q時(shí)，關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr才由比較器37輸出，所以可以由位于每一分割線之間的細(xì)分間隔獲得的特定位置，來得到該關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr，而且還可以通過在檢測(cè)出初始檢測(cè)信號(hào)Sz的基準(zhǔn)位置處，提取出關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr的方式，與位于柵距之間的絕對(duì)內(nèi)插值同步地獲得表示初始位置Z的基準(zhǔn)脈沖Pz。
由于這一基準(zhǔn)脈沖Pz，與通過對(duì)柵距內(nèi)部細(xì)分而輸出的所述A相位輸出信號(hào)或B相位輸出信號(hào)完全同步輸出，即使當(dāng)標(biāo)尺由任何方向以任意速度趨近初始位置Z，它始終是一個(gè)表示特定位置的信號(hào)，因此它可以用非常高的精度設(shè)定出基準(zhǔn)位置。
如上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，使其能夠與對(duì)光柵進(jìn)行細(xì)分、并表示其位置的信號(hào)相同步地確定出初始位置信號(hào)，所以不論標(biāo)尺以何種速度通過初始位置，也不論沿何種方向移動(dòng)，均可以有效地獲得高精度的初始信號(hào)。
權(quán)利要求
1．一種用于產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺的初始信號(hào)的裝置，其特征在于，包括一個(gè)配置有表示至少其初始位置的第一分割線，和以相等的柵距沿縱向刻分的第二分割線的主標(biāo)尺；一個(gè)配置有與所述第一和第二光柵相交叉的分割線的、可以相對(duì)于所述主標(biāo)尺移動(dòng)的指數(shù)標(biāo)尺；一個(gè)光電轉(zhuǎn)換部分，用于檢測(cè)由所述兩個(gè)標(biāo)尺之間的分割線產(chǎn)生的摩爾條紋，并用于產(chǎn)生一個(gè)具有正弦波的信號(hào)，其相對(duì)于單位長(zhǎng)度的每個(gè)相對(duì)移動(dòng)的一個(gè)周期而變化，以及一個(gè)表示上述的初始位置范圍的初始檢測(cè)信號(hào)，和一個(gè)絕對(duì)內(nèi)插組件，根據(jù)具有正弦波形的上述信號(hào)的相位變化，通過產(chǎn)生內(nèi)插脈沖信號(hào)的方式，輸出在所述單位長(zhǎng)度內(nèi)進(jìn)行內(nèi)插的內(nèi)插數(shù)據(jù)，其特征在于，該裝置的構(gòu)成使得由所述絕對(duì)內(nèi)插組件輸出的、表示特定內(nèi)插位置信息的內(nèi)插計(jì)數(shù)值，與表示所述初始位置的初始檢測(cè)信號(hào)的邏輯積，產(chǎn)生出一個(gè)初始位置信號(hào)。
2．一種如權(quán)利要求1所述的、用于產(chǎn)生光學(xué)線性標(biāo)尺的初始信號(hào)的裝置，其特征在于，所述內(nèi)插位置信息，是通過表示在所述主標(biāo)尺分割線之間，細(xì)分的絕對(duì)值的計(jì)數(shù)脈沖，和在標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的脈沖信號(hào)而形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供的線性標(biāo)尺,其基準(zhǔn)點(diǎn)信號(hào)作為與絕對(duì)值同步的信號(hào)輸出。a/b相信號(hào)發(fā)生器包括周期計(jì)數(shù)器,減法器,上下計(jì)數(shù)器等。細(xì)分標(biāo)尺的絕對(duì)值在電源導(dǎo)通時(shí)由計(jì)數(shù)器預(yù)置在內(nèi)部計(jì)數(shù)器中,標(biāo)尺移動(dòng)時(shí)計(jì)數(shù)值由形成a/b相輸出信號(hào)的反饋脈沖FB改變,當(dāng)內(nèi)部計(jì)數(shù)器到達(dá)一個(gè)特定柵距內(nèi)的設(shè)定值Q時(shí),由計(jì)數(shù)比較器輸出關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr。通過在檢測(cè)初始檢測(cè)信號(hào)Sz的基準(zhǔn)位置提取關(guān)聯(lián)輸出信號(hào)Pr,可與內(nèi)插在柵距內(nèi)的絕對(duì)值同步獲得表示初始位置Z的基準(zhǔn)脈沖Pz。
文檔編號(hào)G01D5/244GK1234498SQ99104329
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1999年3月26日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月27日
發(fā)明者上平貴久 申請(qǐng)人:雙葉電子工業(yè)株式會(huì)社