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[直线光栅尺]直线光栅尺的基本结构和原理介绍!

发布时间:2020-09-17 15:52:20 阅读次数:198 文章来源:深圳博智达机器人
导读: 直线电机是一种高精度的特种电机。博智达直线电机的定位精度为0。01m~10m。然后直线电机如何实现线性位移的精确反馈?这是直线光栅尺。直线电机简要介绍光栅尺的基本结构和原理...
    直线电机是一种高精度的特种电机。博智达直线电机的定位精度为0。01μm~10μm。然后直线电机如何实现线性位移的精确反馈?这是直线光栅尺。

直线电机简要介绍光栅尺的基本结构和原理。

 
    光栅秤又称光栅位移传感器(光栅秤),是利用光栅光学原理的测量反馈装置。光栅尺常用于数控机床的闭环伺服系统中,可用于检测直线位移或角位移。输出信号为数字脉冲,具有检测范围大、检测精度高、响应速度快等特点。例如,在数控机床中,经常使用它来检测刀具和工件的坐标,观察和跟踪切削误差,从而起到补偿刀具运动误差的作用。
直线光栅尺

    根据制作方法和光学原理的不同,光栅尺可分为透射光栅和反射光栅。

 

    一、基本结构如下:

 
    光栅尺由光栅尺和光栅读数头两部分组成。刻度光栅一般固定在机床的固定零件上,光栅读头安装在直线电机电机上,指示光栅安装在光栅读头上。
 
    通懋直线电机光栅尺
 
    光栅检测装置的关键部分是光栅读出头,它由光源、会聚透镜、光栅指示、光电元件和调节机构组成。光栅读头结构有多种类型,根据读头的结构特点和应用场合,可分为直接接收式读头(或硅光电池读头、镜读头、分光镜读头、金属光栅反射读头)。
 

    二。基本工作原理:

直线光栅尺

    1。莫阿条纹

 
    透射光栅作为一个例子,当一个小角θ之间形成线模式指示光栅和规模光栅模式,和两个光栅规模方面相对平行,在光源的照明下,明暗条纹形成几乎垂直网格模式。这种条纹叫做“波纹条纹”。严格地说,莫尔条纹的方向垂直于两个光栅之间夹角的平分线。两个亮或暗行之间的距离在莫尔条纹称为莫尔条纹的宽度,用WW=ω/2*sin(θ/2)=ω/θ
 

    2。莫尔条纹具有以下特点:

 
    (1)莫尔条纹的变化规律
 
    两个光栅移动一个网格距离,莫尔条纹移动一个条纹距离。由于光的衍射和干涉,莫尔条纹的变化规律与正(余弦)函数相似,变化周期的数目与光栅相对位移的网格间距的数目是同步的。
 
    (2)放大
直线光栅尺
    当两光栅之间的夹角很小,有下列关系莫尔条纹的宽度W和光栅ω,光栅角θ。,θ的单位是rad和W的单位是毫米。自倾角很小,sinθ很小,那么W=ω/θ;如果ω=0。01毫米,θ=0。01rad,那么w=1可以从上面的公式,即光栅是放大了100倍。
 

    (3)均化误差效应

 
    莫尔条纹是由若干条栅状条纹构成的。例如,对于每毫米有100条线的光栅,有1000条宽度为10毫米的莫尔条纹。这样可以平均网格间的相邻误差,消除网格间距不均匀和网格断裂引起的误差。
 

    三。检测和数据处理

 
    1。电子分舱和方向测定
 
    光栅位移测量的实质是以光栅格距为标准标尺进行位置称重的测量。高分辨率光栅尺通常价格昂贵,制造难度大。为了提高系统的分辨率,需要对莫尔条纹进行细分。目前,光栅尺度传感器系统主要采用电子细分方法。当两个光栅以较小的倾角重叠时,在与光栅划线大致垂直的方向上会产生莫尔条纹。当光栅移动时,莫尔条纹也会上下移动。将光栅间距的测量转化为莫尔条纹的测量。
 
    在莫尔条纹宽度范围内,通过将四个光电器件固定间距放置,实现电子细分和方向确定功能。例如,与50双光栅规模/mm网格光栅栅线和0。02毫米的间距可以用来获得一个计数脉冲分辨率为5μm如果采用四细分,达到了高精度的工业常见的测量和控制。由于位移是一个矢量,要检测其大小和方向,至少需要两个不同相位的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波,通常使用由低漂移运算放大器组成的差分放大器。由四个光敏器件获得的四个光电信号分别送入两个差分放大器的输入端。两个信号的相位差的输出差动放大器是π/2。为了获得方向确定和脉冲计数,需要对这两个信号进行整形。首先,它们被塑造成占空比为1:1的方波。然后,通过比较方波的相位,我们可以等到光栅尺的移动方向。通过计算方波脉冲,可以得到光栅尺的位移和速度。

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