數控機（jī）床（chuáng）光柵有哪些種（zhǒng）類和特點？-數控（kòng）機床（chuáng）市場網

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數控機床光柵有哪些種類和特點？

2013-4-2 來源：作者：

    在高精度數控機床上（shàng），使用光柵作為位置檢測裝置。它是將機械位移（yí）或模擬量轉變為數字脈衝，反饋給CNC係統，實現閉環位置（zhì）控製。光（guāng）柵種類很多，其中有物（wù）理光（guāng）柵（shān）和計量光柵之分。數控機床物（wù）理光柵的刻線細而密，柵（shān）距（兩刻線間的距離（lí））在。．002—0. 005mm之間（jiān），通常用於（yú）光譜分析和光波波長的（de）測定。數（shù）控機床計量光柵相對來說（shuō）刻線（xiàn）較粗，柵距在0.004—0. 25mm乏間，通常用於數字檢測係統，用來檢測高精度（dù）的直線位移和角位移。數控機床計（jì）量光柵是用於數控（kòng）機床的精密檢測裝置，具有測量精度高、響應速度快、量程寬等特點，是閉環（huán）係統中一種用得較多的位置檢測裝（zhuāng）置。
    1．數控機床光柵的種類
    根據光線在光（guāng）柵中是反射還是透射分為透射光柵和反射光（guāng）柵；透射光柵是在玻璃的表麵（miàn）上（shàng）製成透明與不透明間隔相等的線紋（wén）。反射光柵是在鋼尺或不鏽（xiù）鋼帶的表（biǎo）麵上，光整加工（gōng）成反射光很強的鏡麵，用照相腐蝕工藝製作光柵條紋。
    根據光柵形狀可分為直線光柵和圓光柵（shān），直線光柵用於檢測直線位移，圓光柵用於檢測角位移。
    2數控機床光柵的結構與工作原理
    (1)數控機（jī）床直線透射光柵（shān）的組成
    光柵（shān）位置（zhì）檢測裝置由光派、長光柵（shān）（標尺光柵）、短光（guāng）柵（shān）（指示光（guāng）柵）、光電（diàn）接收元件（jiàn）等組成。
    光柵裝置由標尺光柵和指示光柵組成，在標（biāo）尺光柵和指示光柵上都有密度相同的許多刻線，稱為光柵條紋。光柵條紋的密度（dù）一般為每毫米25、50.100或（huò）250條。通常指示光（guāng）柵固定在機床的固定部件上，標尺光柵固定在機床的（de）移動（dòng）部件上t兩者隨數（shù）控（kòng）機床移動部件的移動而相對（duì）移動。兩光柵尺相互平行放置，並保持一定的間隙(o. 00~o．imm)重疊在（zài）一起．a為柵線寬，^為柵線縫隙寬，d-。+^為光柵的柵距。數控機床由光源、透鏡（jìng）、光柵尺、光（guāng）敏元件和一係列信號處理電路組成。信號處理電路一般包括放大、整形、鑒向、倍頻電路等。通常情況下，除標尺光柵與工作龠裝在一起（qǐ）隨其移動外，光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和信號（hào）處理電路均裝在一個殼體內（nèi），做成一個單獨的部（bù）件，固定在機床上，其作用是將（jiāng）光柵莫爾條紋變成電信號。讀數（shù）頭由光源，透鏡、指示（shì）光柵、光敏（mǐn）元件和驅動線路組成，是一個單獨的部件。
    (2)光數控機床柵的基本測量原（yuán）理
    對於棚距d相等的（de）指示光（guāng）柵和標尺光柵，當兩光柵尺沿線紋（wén）方向保（bǎo）持一個很小的夾角日、刻劃麵相對平行（háng）且有一個很小的間隙(一般取0 05mm，0 imm)放置時，在光源的照射（shè）下，由於先的衍射或遮光效應，在與兩光柵線紋角目的平分線（xiàn）相垂直的方向上，形成（chéng）明暗相間的條紋，這種條紋（wén）稱“莫爾條紋”。由於0角很小-所以（yǐ）奠爾條紋近似垂（chuí）直於光（guāng）柵的線紋，故有時稱莫爾條紋為（wéi）橫向奠爾條紋。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗（àn）紋之間的距離稱為奠爾條（tiáo）紋的寬度（dù），以塒表（biǎo）不。
    莫爾條紋具有如下特性：
    ①起放大作用（yòng）。如圖4-25(b)所示，在傾斜角（jiǎo）自很小時，莫爾條紋寬度Ⅲ與柵距d之間有如下關係
    叫一d/(2sin0/2)≈d,10
    若（ruò）取d=0.Oimm．O=O.Oirad，則w-imm。利用（yòng）光的幹涉現象，就能把光柵的柵距d轉換成放大100倍的莫（mò）爾條紋寬度山。
    ②實現平均誤差作（zuò）用。莫爾條紋是（shì）由大量光（guāng）柵線（xiàn）紋幹（gàn）涉共同形成的，使得柵距之間的相鄰誤差被平均化了·消除了由光柵線紋的製造誤差導致的柵距不（bú）均勻而造成的測量誤（wù）差。
    ③莫爾（ěr）條紋的移動與柵距的移動成比（bǐ）例。當光柵移動一個柵距時，莫爾條紋也相應移動一（yī）個奠爾條紋寬度；若光柵（shān）移動方向相反，則莫爾條（tiáo）紋移動方I句也相反。莫爾條紋移動方向與兩光柵夾角口移（yí）動方向垂直。這樣，測量光柵水平方向移動的微小距離就（jiù）可用檢測莫爾條紋移動的（de）變化來代替。
    由於莫爾條紋的位（wèi）移剛好反映（yìng）丁（dīng）光柵柵距的位移，同（tóng）時莫爾條紋的光強也經曆了一個由亮到暗、由暗到亮的正弦變化周（zhōu）期。這樣，柵距移動與莫爾條紋移（yí）動的對應關係，便於用（yòng）光敏元件（如矽先電池）將光信號轉換成電信（xìn）號。
    編碼器是一種旋轉式的檢測角位移的（de）傳（chuán）感器。在位移檢測傳感器中，編碼器是數控（kòng）機床中使用較多的一種傳感器。編（biān）碼器按碼盤的讀取方（fāng）式，可分為光（guāng）電式、接觸式和電磁式。就精度和可靠性來講，光電式編碼器優於其他兩種，是目前應用較多的（de）一種。下麵主要（yào）介紹光電脈衝編碼器。
    脈衝編碼器的型號由每轉（zhuǎn）發出的脈衝數來區分。
數控機（jī）床上常用（yòng）的脈衝編碼器有2 000P/r、2 000P/r、3 000P/r等，在（zài）高速、高（gāo）精度數字伺服（fú）係統中應用高分辨率（lǜ）的脈衝編碼器，如20 000P／r、20 000P/r和30 000P/r等，現在已有使用每（měi）轉發10萬（wàn）個脈衝的脈衝編碼器，該編碼器裝置內（nèi）部采用了微處理器。

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