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光柵尺位移傳感器

作者: 時(shí)間:2012-07-31 來(lái)源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

(簡(jiǎn)稱尺),是利用的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置。光柵尺經(jīng)常應(yīng)用于機(jī)床與現(xiàn)在加工中心以及測(cè)量?jī)x器等方面,可用作直線或者角位移的檢測(cè)。其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖,具有檢測(cè)范圍大,檢測(cè)精度高,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。例如,在數(shù)控機(jī)床中常用于對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),來(lái)觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/160230.htm

概述

光柵尺在現(xiàn)代工業(yè)的貢獻(xiàn)也是非常巨大的,不僅僅將現(xiàn)在加工精度進(jìn)一步完善,更重要的是提高了現(xiàn)在加工時(shí)的工作效率。在現(xiàn)在中國(guó)加工業(yè)、制造業(yè)越來(lái)越成熟,對(duì)加工的精度越來(lái)越高的時(shí)候,在各種機(jī)床上,例如:銑床、磨床、車床、線切割、電火花等機(jī)床上都可以安裝光柵尺,其工作環(huán)境要求相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很苛刻,對(duì)操作者的使用來(lái)說(shuō)也十分簡(jiǎn)單。

需要說(shuō)明的是,光柵尺只是一個(gè)反應(yīng)裝置,它可以將位移量和位移方向通過(guò)信號(hào)輸出的方式反饋出來(lái),但它不能直接顯示出來(lái),它還需要一個(gè)顯示裝置,我們簡(jiǎn)稱它為數(shù)顯顯示箱,也稱數(shù)顯表。只有當(dāng)光柵尺和數(shù)顯表連接在一起的時(shí)候,才能正常的將數(shù)值反應(yīng)給每一位操作者,因而,我們對(duì)于光柵尺的使用上面,還是要多了解,如果不是很專業(yè)的人員,需要知道一些專業(yè)性的知識(shí),才能單獨(dú)使用光柵尺作為反饋裝置使用。

裝置分類

光柵尺位移按照制造方法和光學(xué)原理的不同,分為透射光柵和反射光柵。

透射光柵指的光源與接收裝置分別放置在光柵尺的兩側(cè),通過(guò)接收光柵尺透過(guò)來(lái)的衍射光變化來(lái)反應(yīng)位置變化。比較通用的是玻璃光柵。.

反射光柵指的是光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側(cè),通過(guò)接收光柵尺反射回來(lái)的衍射光變化來(lái)反應(yīng)位置變化。比較通用的有鋼帶光柵和玻璃光柵。.

裝置結(jié)構(gòu)

光柵尺位移傳感器是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動(dòng)部件上,光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上,指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。右圖所示的就是光柵尺位移傳感器的結(jié)構(gòu)。

光柵檢測(cè)裝置

光柵檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu):光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多,根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭

光柵檢測(cè)裝置

工作原理

常見光柵的工作原理都是根據(jù)物理上莫爾條紋的形成原理進(jìn)行工作的。當(dāng)使指示光柵上的線紋與標(biāo)尺光柵上的線紋成一角度來(lái)放置兩光柵尺時(shí),必然會(huì)造成兩光柵尺上的線紋互相交叉。在光源的照射下,交叉點(diǎn)近旁的小區(qū)域內(nèi)由于黑色線紋重疊,因而遮光面積最小,擋光效應(yīng)最弱,光的累積作用使得這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)亮帶。相反,距交叉點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域,因兩光柵尺不透明的黑色線紋的重疊部分變得越來(lái)越少,不透明區(qū)域面積逐漸變大,即遮光面積逐漸變大,使得擋光效應(yīng)變強(qiáng),只有較少的光線能通過(guò)這個(gè)區(qū)域透過(guò)光柵,使這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)暗帶,從而便形成了我們所見到的摩爾條紋。

莫爾條紋

以透射光柵為例,當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ,并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí),在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” (右圖所示)。嚴(yán)格地說(shuō),莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度,以W表示。

莫爾條紋

W=ω /2* sin(θ/2)=ω /θ 。


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