光栅的品种和构造及作业原理

2017-04-28 13:45分类：机械维修阅读：

1.光栅的品种和构造
在高精度的数控机床上，现在很多运用光栅作为反响查看元件。光栅与前面讲的旋改动压器、感应同步器纷歧样，它不是依托电磁学原理进行作业的，不需求激磁电压，而是运用光学原理进行作业，因此不需求凌乱的电子体系。
光栅品种较多。依据光线在光栅中是透射仍是反射分为透射光栅和反射光栅。前者是在通明的光学玻璃板上，刻制平行等距的密布线纹，运用光的透射景象构成光栅。后者通常用不通明的金属资料，如不锈钢板或铝板上刻制平行等距的密布线纹，运用光的全反射或漫反射构成光栅。透射光栅分辩率较反射光栅高，其查看精度可达1μm以上。从形状上看，光栅分为圆光栅和长光栅。前者用于视点丈量，后者用于查看直线位移。两者作业原理根柢类似。
2．光栅的构造和作业原理
光栅是由标尺光栅和光学读数头两有些构成。标尺光栅通常固定在机床的活动部件上，如作业台。光栅读数头装在机床固定部件上。指示光栅装在光栅读数头中。标尺光栅和指示光栅的平行度及二者之间的空位（0.05~0.1mm）要严重确保。当光栅读数头有关于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上相对移动。
光栅读数头又名光电改换器，它把光栅莫尔条纹成为电信号。如图6-9 所示为笔直入射读数头。读数头由光源、聚光镜、指示光栅、光敏元件和驱动电路等构成。

1—光源；2—透镜；3—标尺光栅；4—指示光栅；
5—光电元件；6—驱动线路
当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹呈一小视点θ放置时，构成两光栅尺上的线纹穿插。在光源的照耀下，穿插点邻近的小区域内黑线堆叠构成明暗相间的条纹，这种条纹称为“莫尔条纹”。“莫尔条纹”与光栅的线纹简直成笔直方向摆放（见图6-10）。
莫尔条纹的特征：
（1）当用平行光束照耀光栅时，莫尔条纹由亮带到暗带，再由暗带到光带的透过光的强度近似于正（余）弦函数。

（2）起拓宽效果：用W标明莫尔条纹的宽度，P标明栅距，θ标明光栅线纹之间的夹角，则

因为θ很小，则

（3）起均匀过失效果。莫尔条纹是由若干光栅线纹干与构成的，这么栅距之间的相邻过失被均匀化了，消除了栅距不均匀构成的过失。
（4）莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成份额。当干与条纹移动一个栅距时，莫尔条纹也移动一个莫尔条纹宽度W，若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动的方向也相反。莫尔条纹的移动方向与光栅移动方向相笔直。这么丈量光栅水平方向移动的纤细间隔就用查看笔直方向的广大的莫尔条纹的改动替代。
3. 运用（光栅位移－数字改换体系）
当光栅移动一个栅距，莫尔条纹便移动一个条纹宽度，理论上光栅亮度改动是一个三角波形，但因为漏光和不能抵达最大亮度，被削顶削底后而近似一个正弦波。硅光电池快到似正弦波的光强信号变为同频率的电压信号，经光栅位移—数字改换电路拓宽、整形、微分输出脉冲。每发作一个脉冲，就代表移动了一个栅距那么大的位移，经过对脉冲计数便可得到作业台的移动间隔。