光栅尺位移传感器.ppt

5.4光栅尺位移传感器教学目标机床上光栅尺机床上光栅尺光栅分为物理光栅和计量光栅两大类。检测直线位移的称为直线光栅，检测角度位移的称为圆光栅；根据光电元件感光方式不同，可将光栅分为玻璃透射式光栅和金属反射式光栅。直线玻璃透射式光栅和金属反射式光栅检测装置分别如图所示。直线透射式光栅
1.组成
由标尺光栅和光栅读数头两部分组成，光栅读数头包括光源、透镜、光电元件、指示光栅等。如图所示。
标尺光栅和指示光栅也可称为长光栅和短光栅，它们的线纹密度相等。长光栅可安装在机床的固定部件上（如机床床身），其长度应等于工作台的全行程；短光栅长度较短，随光栅读数头安装在机床的移动部件上。光栅位置检测装置的组成
1—光源2—透镜3—标尺光栅4—指示光栅5—光电元件2.工作原理
在测量时，长短两光栅尺面相互平行地重叠在一起，并保持0.01至0.1mm的间隙，指示光栅相对标尺光栅在自身平面内旋转一个微小的角度θ。当光线平行照射光栅时，由于光的透射和衍射效应，在与两光栅线纹夹角θ的平分线相垂直的方向上，会出现明暗交替、间隔相等的粗条纹——莫尔条纹，如图所示。两条暗带或明带之间的距离称为莫尔条纹的间距B，若光栅的栅距为W，则

因为θ很小，则

由此可见，莫尔条纹的间距与光栅的栅距成正比。当光栅移动一个栅距，莫尔条纹走过一个条纹间距，电压输出变化正好经历一个周期，可以通过电路整形处理，变成一个脉冲输出。脉冲数、条纹数与移动的栅距数一一对应，所以位移量为：
x=NW当光栅移动一个栅距，莫尔条纹走过一个条纹间距，电压输出变化正好经历一个周期，可以通过电路整形处理，变成一个脉冲输出。脉冲数、条纹数与移动的栅距数一一对应，所以位移量为：
x=NW莫尔条纹具有如下特点：3.光栅的辨向与信号处理4、光栅的特点5、光栅尺的安装用安装板安装纤细外壳直线光栅尺优点突出，它可作为机床的一部分安装在机床上，最后安装时，只需将光栅尺加紧即可。安装板安装的光栅尺，容易更换，便于检修。
如果直线光栅尺应用与高动态性能要求和测量长度大于640mm的应用，推荐用安装板固定。如果测量长度超过1240mm，必须使用安装板。带普通安装端头的直线光栅尺和带短端头的直线光栅尺都可以安装在安装板上。（2）大截面直线光栅尺。LF系列钢带光栅尺安装在直接固定在机床部件上的钢基体上；LB系列钢带光栅尺直接固定在机床部件上，参与安装面的所有温度变化；LC和LS系列在中点位置处固定在安装面上，柔性固定元件使光栅尺具有可重复的温度特性。
只需要在多点位置处将光栅尺与机床导轨对正，用限位面或限位销对正光栅尺。固定板已将光栅尺和扫描单元间的间隙调整正确。安装过程中需要调整横向间隙。6、光栅尺的安装注意事项（2）为了防止污染。
正确安装光栅尺
在光栅尺外面加装护罩
保持环境清洁，定期清理护罩下的灰尘和金属碎屑
使用压缩空气过滤装置-DA300(适用于较恶略环境)
玻璃是亲水材料，空气中的水雾、油雾容易在玻璃表面冷凝
建议安装DA300，将过滤后的干燥洁净空气持续地输入光栅尺内，可以缓解油水冷凝，避免读数故障。5.4光栅尺位移传感器（3）光栅尺的屏蔽防护-确保良好接地7、光栅尺的维护
光栅尺本身具有一定的防护措施，有的需要给尺盒里面通入洁净的气源，保持尺内气压大于外部气压，防止潮气进入，但限于现场的生产环境及机床本身的加工条件(如高压力的切削液等)，还是要做好防污、防振等维护工作。