光栅尺

2021年9月22日44

在说光栅尺之前先给大家说一下什么是光栅,光栅是由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件,一般常用的光栅是在玻璃片上刻出大量平行刻痕制成,刻痕为不透光部分,两刻痕之间的光滑部分可以透光,相当于一狭缝。精制的光栅,在1cm宽度内刻有几千条乃至上万条刻痕。这种利用透射光衍射的光栅称为透射光栅,还有利用两刻痕间的反射光衍射的光栅,如在镀有金属层的表面上刻出许多平行刻痕,两刻痕间的光滑金属面可以反射光,这种光栅称为反射光栅。

光栅尺

而光栅尺只是光栅的其中一种,根据含义来说,光栅尺是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。其常用于数控机床的闭环伺服系统中,用做直线位移或者角位移的检测,而其测量输出的信号为数字脉冲。具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。上图就是海德汉的一个直线光栅尺的解析图。

相信大家已经看到了光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两个部分组成的,其检测装置的关键部位就是光栅读数头,它是由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。

光栅尺

我们的这个光栅读数头就是这上下两部分组成的,是移动的,而我们的测量基准啊,也就是光栅,他是固定不动的。我们可以发现啊,在这个光栅尺中,光源散发出的光经由聚透镜再透过变成这个直线的光源,照在光电元件上啊,这样的一个步骤就形成了一个读数扫码。在我们的移动中就这个光点就会不断地变化,就能将位移值变成一个转换的光学量。这而光学量就在接受光组上面形成了一个独一无二的数字量。

而这个扫描掩膜的基体是透明的,而作为测量基准的光栅尺可以是透明的也可以是反射的。

当平行光穿过一个光栅时,在一定距离处形成明/暗区,扫描掩膜就在这个位置处。当两个光栅相对运动时,穿过光栅尺的光得到调制。如果狭缝对齐,则光线穿过。如果一个光栅的刻线与另一个光栅的狭缝对齐,光线无法通过。一组规则排列的光电池将这些光强变化转化成电信号。其实光栅的工作原理是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的,莫尔条纹相对来说更为负责,也更为困难,如果有兴趣的朋友们可以去自己了解一下,没准就是一个新奇的体验。

光栅尺应该如何科学保养

1、如果有条件,最好为光栅尺通上干净的(经过过滤、干燥的)压缩空气,这样可以防止光栅尺的周围的油、液、气进入光栅尺内部,污染光栅尺。

2、光栅尺外尽可能外加保护罩,并及时清理溅落在尺上的切屑和油液,严格防止任何异物进入光栅尺壳体内部。

3、定期检查各安装联接螺钉是否松动,尤其是固定读数头的螺丝。曾遇到过很多由于读数头固定螺丝松动造成的机床直线轴暴走或不能回参考点等。

4、为保证光栅尺传感器使用的可靠性,可每隔一定时间用无水乙醇清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面,保持玻璃光栅尺面的清洁。

5、光栅尺严禁剧烈震动及摔打,以免破坏光栅尺,如光栅尺断裂。

6、在安装光栅尺和读数头时特别要注意读数头与光栅尺的距离,或远或近都可能造成读数头的损坏或光栅尺壳体内的刻度的破坏,甚至报废光栅尺。

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