德國HEIDENHAIN海德漢光柵尺LS487C ML220MM工作原理

德國HEIDENHAIN海德漢光柵尺LS487C ML220MM輸出波形為正弦波，主要用于精密儀器的數(shù)字化改造。最高分辨率可達0.1μm;封閉式則主要用于普通機床，儀器的數(shù)字化改造，輸出波形為方波。敞開式傳感器由光柵尺和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。封閉式傳感器由光柵尺、一般將主尺安裝在機床的工作臺(滑板)上，隨機床走刀而動，讀數(shù)頭固定在床身上，光柵測量位移的實質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對位稱量進行測量。高分辨率的光柵尺一般造價較貴，且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率，需要對莫爾條紋進行細分，光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時，安裝光柵尺傳感器時，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機床身上，更不能安裝在打底涂漆的機床身上。

光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機床相對運動的兩個部件上。用千分表檢查機床工作臺的主尺安裝面與導(dǎo)軌運動的方向平行度。千分表固定在床身上，移動工作臺，要求達到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。如果不能達到這個要求，則需設(shè)計加工一件光柵尺基座。應(yīng)加一根與光柵尺尺身長度相等的基座（最好基座長出光柵尺50mm左右）。該基座通過銑、磨工序加工，保證其平面平行0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外，還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm。安裝時，調(diào)整讀數(shù)頭位置，達到讀數(shù)頭與光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵的移動也隨之上下移動。

這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個數(shù)的測量。在一個莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細分與判向功能。例如，柵線為50線對/mm的光柵尺，其光柵柵距為0.02mm，若采用四細分后便可得到分辨率為5μm的計數(shù)脈沖，這在工業(yè)普通測控中已達到了很高精度。由于位移是一個矢量，即要檢測其大小，又要檢測其方向，因此至少需要兩路相位不同的光電信號。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波，通常采用由低漂移運放構(gòu)成的差分放大器。由4個光敏器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端，從差分放大器輸出的兩路信號其相位差為π/2，為得到判向和計數(shù)脈沖，需對這兩路信號進行整形，首先把它們整形為占空比為1：1的方波盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。如果由于安裝位置限制必須采用讀數(shù)頭朝上的方式安裝時，則必須增加輔助密封裝置。另外，一般情況下，讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對機床靜止部件上，此時輸出導(dǎo)線不移動易固定，而海德漢光柵尺尺身則應(yīng)安裝在相對機床運動的部件上光柵讀數(shù)頭及殼體三部分整裝部件。海德漢光柵尺按外型分類為小型尺，標(biāo)準(zhǔn)型尺、大型尺三類