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光栅尺定义

点击次数:317 发布时间:2020-02-27

1、总论
      光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),定义是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同,分为透射光栅和反射光栅。
学术用语:光栅尺位移传感器  常用名:光栅尺    英文名:Linear Scale  原理:莫尔条纹

光栅尺定义
2、工作原理
        1874年,英国物理学家瑞利首先揭示出了莫尔条纹图案的科学和工程价值,指出了借观察莫尔条纹的移动来测量光栅相对位移的可能性,为在物理光栅的基础上发展出计量光栅的分支奠定了理论基础。
         莫尔条纹是光栅位移精密测量的基础,在实际应用中由两个空间频率相近的周期性光栅图形叠加而形成的光学条纹就是莫尔条纹,可以由遮光效应、衍射效应和干涉效应等多种原理产生。莫尔条纹的科学含义是指两个周期性结构图案重叠时所产生的差频或拍频图案,例如两个周期相同的光栅以一个小角度相互倾斜重叠后所产生的莫尔条纹,如图所示。

光栅尺原理

现代光栅是用精密的刻画机在玻璃或金属片上刻划而成的,光栅相邻刻划之间的距离称为光栅栅距,亦称光栅节距或光栅常数,光栅栅距是位移测量的基准。
莫尔条纹应用广泛的领域是光栅位移测量,根据莫尔条纹原理可以实现直线位移和角位移的静态、动态测量,基于莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量,能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈,广泛应用在程控、数控机床和三坐标测量机、精密测量与定位、超精密加工、微电子IC制造、地震预测、质量检测、纳米材料、机器人、MEMS、振动检测等众多领域。
3、结构
光栅尺是由主光栅和副光栅两部分组成。主光栅一般固定在机床固定部件上,副光栅(指示光栅)固定在读数头上,装在机床活动部件上。下图所示的就是光栅尺的结构。
光栅尺的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多,根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头。


4、光栅尺的用途
在现在中国加工业、制造业越来越成熟,对加工的精度越来越高的时候,在各种机床上,例如:铣床、磨床、车床、线切割、电火花等机床上都可以安装光栅尺,其工作环境要求相对来说不是很苛刻,对操作者的使用来说也十分简单。

光栅尺定义
5、光栅尺的分类
光栅尺位移传感器按照制造方法和光学原理的不同,分为透射光栅和反射光栅。
透射光栅指的光源与接收装置分别放置在光栅尺的两侧,通过接收光栅尺透过来的衍射光变化来反应位置变化。比较通用的是玻璃光栅。反射光栅指的是光源与接收装置安装在光栅尺的同一侧,通过接收光栅尺反射回来的衍射光变化来反应位置变化。比较通用的有钢带光栅和玻璃光栅。

 

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