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機(jī)床測量系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

作者: 時(shí)間:2013-06-08 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著數(shù)控機(jī)床在機(jī)床制造領(lǐng)域的普及,現(xiàn)代機(jī)床在加工速度、加工精度和可靠性方面也都有了大幅提高,這在很大程度上得宜于機(jī)床用光柵測量元件。

單場掃描技術(shù)和絕對式測量技術(shù)是當(dāng)前角度和長度測量技術(shù)發(fā)展中最主要的兩個(gè)方向,而且單場掃描技術(shù)和絕對式測量技術(shù)還可以組合應(yīng)用。同時(shí)采用這兩種技術(shù)的單場掃描絕對式測量設(shè)備無論從信號質(zhì)量、抗污染能力、測量速度還是可靠性來看都遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)測量設(shè)備,此類產(chǎn)品在市場上的迅速推廣也證實(shí)了這一點(diǎn)。

單場掃描技術(shù)

傳統(tǒng)的角度和長度測量設(shè)備所采用的四場成像式掃描方法中,光柵標(biāo)尺與帶有類似或相同光柵結(jié)構(gòu)的掃描掩膜做相對運(yùn)動。穿過標(biāo)尺與掩膜光線的明暗程度按標(biāo)尺與掩膜相對位置的不同而有規(guī)律地變化:當(dāng)標(biāo)尺與掩膜的空隙吻合時(shí),光線得以穿過;當(dāng)柵線與空隙重合時(shí),沒有光線穿過。感光元件將光強(qiáng)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘?。掃描掩膜上有四個(gè)掃描區(qū),各掃描區(qū)光柵間互相錯(cuò)開1/4柵距,對應(yīng)于這四個(gè)掃描區(qū)的感光元件生成相位差為90°的四個(gè)正弦信號。這四個(gè)掃描信號不以零線為其中線,所以需要將四個(gè)信號兩兩相減,以獲得兩個(gè)90°相位差,中線為零線的輸出信號l1和l2。

新型的單場掃描技術(shù)中,掃描掩膜帶一個(gè)大尺寸光柵,其柵距與光柵標(biāo)尺的柵距略有不同(圖1),由此在掃描掩膜光柵長度上會產(chǎn)生明暗交替現(xiàn)象:某些地方柵線與柵線重疊,光線可以通過;某些地方柵線與空隙重疊,光線無法通過;在這兩者之間,空隙部分被遮擋,這起到了光學(xué)過濾的作用,使得產(chǎn)生均勻的高正弦性信號成為可能。特制的柵狀感光元件取代了獨(dú)立感光元件,生成四個(gè)相位差為90°的掃描信號。


圖1 四場成像式光電掃描法原理

單場掃描光學(xué)掃描系統(tǒng)對角度和長度測量設(shè)備性能的提高起到了決定性的作用。它的大面積掃描區(qū)和特殊光學(xué)過濾可在測量設(shè)備全行程中產(chǎn)生穩(wěn)定質(zhì)量的掃描信號,這正是下列幾點(diǎn)的前提條件:信號周期內(nèi)位置誤差較?。桓吖鈻胚\(yùn)行速度;使用直接驅(qū)動時(shí),控制品質(zhì)高。

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