2015/4/1 17:31:58
光栅尺的用途:
目前在精密机加工和精密位移测量时常采用光栅尺做为测量传感器，其后面直接接入二次仪表， 或数控系统进行位移测量。 测量的精度主要有传感器精度决定。
随着电子技术和单片机技术的发展， 光栅传感器在位移测量系统将得到更广泛应用， 并逐步向智能化方向转化。
该测量系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路相结合来完成对位移量的自动测量， 它具有判别光栅移动方向、 预置初值、 实现自动定位控制及过限报警、 自检和掉电保护以及误差修正等功能。
光栅尺的工作原理
光栅尺是通过莫尔条纹原理， 通过光电转换， 以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器. GBC 系列光栅尺是由读数头、 主尺和接口组成。 玻璃光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条， 栅线为 50 线对/mm， 其光栅栅距为 0. 02mm， 采用四细分后便可得到分辩率为 5μ m 的计数脉冲。 一般情况卜， 线条数按所测精度刻制，为了判别出运动方向， 线条被刻成相位上相差 90° 的两路。
当读数头运动时， 接口电路的光电接收器分别产生 A 相和 B 相两路相位相差 90° 的脉冲波. 输出信号再经过数显系统细分处理, 分辨率是光栅周期除以信号细分数, 经过电子信号细分处理分辨率可为5um 或 1um 莫尔条纹 以透射光栅为例， 当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度 θ ， 并且两个光栅尺刻面相对平行放置时， 在光源的照射下， 位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。 这种条纹称为“莫尔条纹” 。
严格地说， 莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度， 以 W 表示。
莫尔条纹 W=ω /2* sin(θ /2) =ω /θ 。 莫尔条纹具有以下特征:
(1 )莫尔条纹的变化规律 两片光栅相对移过一个栅距， 莫尔条纹移过一个条纹距离。 由于光的衍射与干涉作用， 莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数， 变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。
(2)放大作用 在两光栅栅线夹角较小的情况下， 莫尔条纹宽度 ω 和光栅栅距 W、 栅线角 θ 之间有下列关系。式中， θ 的单位为 rad， W 的单位为 m m 。
由于倾角很小， sinθ 很小， 则 W=ω /θ 若 ω =0. 01 m m ， θ=0.01 rad， 则上式可得 W=1 ， 即光栅放大了 1 00 倍。
光栅尺的适用领域: 加工用的设备: 车床、 铣床、 镗床、 磨床、 钻床、 电火花机、 线切割等
测量用的仪器: 投影机、 影像测量仪、 工具显微镜等 也可对数控机床上刀具运动的误差起补偿作用 配接 PLC, 用于各类自动化机构的位移测量.
光栅尺的改造优势:
1、机床改造总投资极少, 与旧机床的残值相适应;
2、具有附机功能, 能随时装卸, 与其它机床通用
3、无其它装置的装调手续, 便于维修;
4、操作工人易掌握, 不经培训亦可使用. 它主要用于改造各类车床、 磨床、 镗床， 尤其是改造外圆磨和圆心磨， 其成效更为显著。
5、进行大型机床数显改造后， 可以降低了工人的劳动强度，节省了劳动力， 提高工作效率， 减少废品率， 机械性能稳定可靠。
6、用途广泛: 它不仅能用于铣床、 钻床、 镗床和车削加工的常规任务， 还能为许多机床、 测量设备和测试设备以及专用机床提供理想的解决方案， 事实上它适用于所有手动机床。
光栅尺的优势
1、采用优质的 PU 材料制造出耐油、 高弹性及抗老化胶封。
由工程师精心设计出最佳的闭合角度和最适中的软硬度， 保证最佳的密封性能和最少的磨擦 阻力。
2、 读数头滑动部分结构采用已被验证为最可靠耐用的五轴承设计， 采用耐用的高精度五轴承系统设计， 保证光学机械系统的稳定性， 优异的重复定位性和高等级测量精度。
3、 采用美国 Honeywell 公司的高效能 AIGaAs 红外线发光管为光源。 讯号强而稳定， 可靠性高。
4、 弹簧的几何设计经过精确详细的力学模型分析， 并采用高级德国制弹簧钢材制造。 确保光学感应系统就是在高速的移动情下， 仍能紧贴在光栅尺上无跳动地滑行。
最先进可靠的光学测量系统 u 读数头滑动部分结构采用已被验证为最可靠耐用的五轴承设计， 保证光学感应系统能长期稳定地在光栅尺上畅顺滑行。
u 弹簧的几何设计经过精确详细的力学模型分析， 并采用高级的德国制弹簧钢材制造。 确保光学感应系统就是在高速的移动情况下， 仍能紧贴在光栅尺上无跳动地滑行。
u 所有轴承均采用日本JIS 规格 P5 等级高精度轴承， 保证滑行畅顺， 跳动量低， 可靠耐用。
u 采用美国 Honeywell 公司的高效能 AIGaAs 红外线发光管为光源。 讯号强而稳定， 可靠性极高.
产品特点: :
1、 先进的电子技术及个性化设计;
2、 计数响应速度快， 功能多;
3、 直接在数显表上进行正弦、 余弦、 正切函数等函数计算;
4、 可以在 X 和 Y 方向进行自动刀具补偿;
5、 坚固耐用的合金外壳， 不易刮伤， 且美观大方;
6、 电源和信号抗干扰能力强;
7、 优质耐用的按键面板， 且更换简单、 方便.
用途: 主要应用于直线移动导轨机构， 可实现移动量的精确显示和自动控制， 广泛应用于机床加工和仪器的精密测量。
可供不同规格的各类机床、 仪器数字化改造选用， 还可根据用户的特殊需要进行特殊制作。
数显装置由传感器与数显表两大部分组成。
通过传感器把有形的位置信息转换成电信号， 经过处理后以数字形式显示出来。 产品分为 JCXF 型(小型尺) 、JCXE 型(标准型) 、 JCXG 型(大型尺) ， 输出波形为单方波、 双方波、 正弦等多种波形方式， 配备的电箱有:
1、 DRO2M 和 DRO3M 多功能铣床用的两轴和三轴数显表， 可以用于大多数的设备、 也可以用于车床和磨床;
2、 DRO2L 和 DRO2G 是针对车床和磨床而开发的专用数显表;
3、 DRO3E 是为火花机开发的专用数显表。
光栅尺相关参数: ●测量范围:50mm~3000mm ●测量准确度: ±6um/m~±10um/m ●测量基准: 光栅周期 20µm 的光学玻璃尺 ●光学测量系统: 透射式红外线光测量系统， 红外线波长 880nm ●反应速度:60m/min(0. 005mm) 25m/min(0. 001mm) ●读数头滑动系统: 垂直式五轴承 ●输出讯号: TTL/EIA-422-A ●讯号传达周期: 20um ●供应电压: DC 5V±5% 目前， 我公司研制的光栅传感器分辨率可以到 1U， 进行长度、 角度自动测量的智能仪表已形成系列产品，分辩率可从 20μ m 到 1μ m， 角度从 1 度-0. 01 度， 具有性能稳定、 抗干扰能力强、 体积小、结构紧凑、成本低等优点， 已成功地应用于机床改造和相关的位置检测系统中。
