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LC-182 3040MM 

LC-182 3040MM

光柵尺  德國*

2. 工作原理
在測量時，長短兩光柵尺面相互平行地重疊在一起，并保持0.01至0.1mm的間隙，指示光柵相對標尺光柵在自身平面內旋轉一個微小的角度θ。當光線平行照射光柵時，由于光的透射和衍射效應，在與兩光柵線紋夾角θ的平分線相垂直的方向上，會出現明暗交替、間隔相等的粗條紋——莫爾條紋，如圖所示。

1） 由上式可知，莫爾條紋的間距B是光柵柵距W的1/θ，由于θ很小（小于10′），故B＞＞W，即莫爾條紋具有放大作用。例如，當柵距為W=0.01㎜，θ=0.001rad時，莫爾條紋的間距B=10㎜。因此，不需要經過復雜的光學系統，就能把光柵的柵距轉換成放大了1000倍的莫爾條紋的寬度，從而大大簡化了電子放大線路，這是光柵技術*的特點。

 （2）起均化誤差作用   
莫爾條紋由若干線紋組成，若光電元件接受長度為10㎜，當W=0.01㎜時， 10㎜寬的莫爾條紋就由1000條線紋組成，因此，制造上的間距誤差（或缺陷），只會影響千分之幾的光電效果。所以，莫爾條紋測量長度時，決定其精度的不是一條線紋，而是一組線紋的平均效應。

 3）莫爾條紋的變化規律
長短兩光柵相對移動一個柵距W，莫爾條紋移動一個條紋間距B，即光柵某一固定點的光強按明→暗→明規律交替變化一次。光電元件只要讀出移動的莫爾條紋條紋數，就知道光柵移動了多少柵距，從而也就知道了運動部件的準確位移量。

在移動過程中，經過光柵的光線，其光強呈正（余）弦函數變化，反映莫爾條紋的移動的光信號由光電元件接收轉換成近似正（余）弦函數的電壓信號;

經信號處理裝置整形、放大及微分處理后，即可輸出與檢測位移成比例的脈沖信號。

為了既能計數，又能判別工作臺移動的方向，光柵用了4個光電元件。每個光電元件相距四分之一柵距（W/4）。
   當指示光柵相對標尺光柵移動時，莫爾條紋通過各個光電元件的時間不一樣，光電元件的電信號雖然波形一樣，但相位相差1/4周期。根據各光電元件輸出信號的相位關系，就可確定指示光柵移動的方向。

 光柵的特點
1. 有很高的檢測精度。現在光柵的精度可達微級，再經細分電路可以達到0.1微。
2. 響應速度較快，可實現動態測量，易于實現檢測及數據處理的自動化控制。
3. 對使用環境要求高，怕油污、灰塵及振動。
4. 由于標尺光柵一般較長，故安裝、維護困難，成本高。

 光電脈沖編碼器
光電脈沖編碼器是在一個圓盤的邊緣上開有間距相等的縫隙，在其兩面分別裝有光源和光敏元件，當圓盤轉動時，光線的明暗變化，經過光敏元件檢測變成電信號的強弱，從而得到脈沖信號。編碼器的輸出信號有：兩個相位差90°的信號，用于辨向；一個零信號(又稱一轉信號)，用于機床回參考點的控制；另外還有+5 V電源和接地端信號。

 直線光柵尺尺身采用封閉 式結構，由堅固的鋁合金殼體構 成，用于保護內部的刻線玻璃或 鋼帶以及光電轉換裝置。橡膠密 封條的作用是防止碎屑、液體及 灰粒等從讀數頭尺身連接處進 入，同時又要使讀數頭移動中的 摩擦力小，以保證被傳送的位 移信息準確可靠。直線光柵尺尺 身兩端預留了進氣孔，通常的密 封防護滿足IP53標準，如果通入 壓縮空氣可將密封防護標準提高 到IP64。 增量式直線光柵尺 增量式直線光柵尺由于使用環境和技術指標的不同可分成兩大類型：一類是用于數控機床的增量式直線光柵尺，另一類是用于普 通機床的增量式直線光柵尺。這兩種類型的直線光柵尺有三種不同的回零方式：一是增量回零方式，二是距離編碼回零方式，三是可 選擇參考點回零方式。

 信號生成原理 增量式直線光柵尺 成像掃描原理是采用透射或反射的光學原理生成信號。讀數 頭一端上的紅外光源發出紅外光束通過柵距相同的光柵尺和掃 描光柵，當光柵尺和掃描光柵彼此相對運動時，產生光的正弦 波信號，該信號經讀數頭另一端的光電二極管接收后轉換成為 原始的電流正弦波信號，經后置電路處理轉換成控制系統常用 的標準信號。