光栅尺的标准

1.以精度指标选择光栅尺

评价数控机床的重要指标是机床的精度.高精度的机床选择高准确度等级的光栅尺是必然的.光栅尺的准确度与光栅尺的分辨率是两个概念.准确度指光栅尺的光栅条纹位置准确程度.要达到高准确度,不但要求每条光刻条纹位置准确,而且要求每条光栅条纹均匀一致,边缘清晰.高准确度的光栅对制造度的生产环境和设备要求非常高.如德国HEIDENHAIN公司在地下15M处建立了一个无尘,恒温(温度控制在0.01'C)光栅刻蚀车间,以保证光栅条纹的准确度和精度.分辨率是评价光栅的另一指标.我们知道,扫描光栅与带尺光栅每相对移动一个栅距,便产生一组交变的正弦信号.这组信号就是光栅尺输出的原始信号.那么,带尺光栅条纹的周期是分辨率的基础.要求高的分辨率,首先要选择信号周期小的光栅尺.这样,可以提高系统的动态特性,使系统的速度,加速度和频响速度(截止频率)达到较高的水平.光栅尺的分辨率和准确度是不同的,但却是相辅相成的.高准确度的光栅尺其原始信号周期也较小.

信号经过细分,就会有细分误差,细分误差是机械尺原始信号周期内的误差,因而它也是一个具有周期性的误差信号.该误差过大会造成伺服系统的震荡,影响数据伺服系统的稳定性.如果光栅条纹不均匀,刻级边缘不清晰, 相对的细分误差就会较大.

2.以效率指标选择光栅尺

目前的光栅尺多为增量式.增量式光栅尺都有参考标记信号.采用增量式光栅尺,在机床断电再开机或机床重新启动时,通常要慢慢移动到光栅尺刻有参考标记的位置处.数控系统找到参考标记并记忆该位置.过去的光栅尺通常都有一个固定的参考点标记.如果机床行程很长,找参考点就占据了大量时间.为了减少数控机床的非加工时间,最好机床在开机时就感知到参考点的位置或已知机床坐标轴所处的位置.对此,HEIDENHAIN公司在参考标记上做了很多改进.并实现了快带返回参考点的目的.

绝对式光栅尺开机便可确定参考点的位置.绝对式光栅尺是由多组不同刻线周期的光栅条纹组成,按一定规则排列的光电池接收光透过扫描光栅和带尺光栅的光强信号,并将转换成二进制的电信号.数控系统与光栅尺接口间有一定的通信协议,将二进制编码进行转换成机床坐标轴的位置信息.HEIDENHAI公司研制的3M长绝对式光栅尺是今后的发展方向.

3.以电气接口形式选择光栅尺

选择光栅尺应注意与数据系统相配.不同的数控系统要求不同的电气接口.