位置检测装置-光栅尺资料
第四章位置检测装置
4）莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线 数相等。例如，采用100线/mm光栅时，若光 栅移动了x mm（也就是移过了100×x条光栅 刻线），则从光电元件面前掠过的莫尔条纹 也是100×x条。由于莫尔条纹比栅距宽得多， 所以能够被光敏元件所识别。将此莫尔条纹 产生的电脉冲信号计数，就可知道移动的实 际距离了。
无刷式旋转变压器
它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附 加变压器的原、副边铁心及其线圈均成环形，分别固定于转 子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转 子绕组与附加变压器原边线圈连在一起，在附加变压器原边 线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合， 经附加变压器副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷 与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可 靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
(4 1)
（4－2）
根据电磁学原理，转子绕组B1B2 中的感应电势则为
VB KVs sin KVm sin sin t
式中K——旋转变压器的变化； m —Vs的幅值 ； V
——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，=0。如 果转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则角代
第三节 旋转变压器
旋转变压器是一种常用的转角检测元件，它具
有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要
求低（特别是高温、高粉尘的环境）、输出信号幅
度大和抗干扰能力强等特点，缺点是信号处理比较 复杂。虽然如此，旋转变压器还是被广泛地应用于 半闭环控制的数控机床上。
一、旋转变压器的结构
旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可 分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金 或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的
光栅尺和编码器介绍
光栅与编码器介绍位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。
为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。
其中以编码器，光栅尺，旋转变压器，测速发电机等比较普遍，下面主要对光栅和编码器进行说明。
光栅,现代光栅测量技术简要介绍：将光源、两块长光栅（动尺和定尺）、光电检测器件等组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。
光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动就与定就职相对位移。
目前使用的光栅尺的输出信号一般有两种形式，一是相位角相差90度的2路方波信号，二是相位依次相差90度的4路正弦信号。
这些信号的空间位置周期为W。
下面针对输出方波信号的光栅尺进行了讨论，而对于输出正弦波信号的光栅尺，经过整形可变为方波信号输出。
输出方波的光栅尺有A相、B 相和Z相三个电信号，A相信号为主信号，B相为副信号，两个信号周期相同，均为W，相位差90o。
Z信号可以作为较准信号以消除累积误差。
一、栅式测量系统简述从上个世纪50年代到70年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅，这5种测量系统都是将一个栅距周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来，测量单位不是像激光一样的是光波波长，而是通用的米制（或英制）标尺。
它们有各自的优势，相互补充，在竞争中都得到了发展。
由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4种，而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能最高，市场占有率最高，产业最大。
光栅在栅式测量系统中的占有率已超过80%，光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级，测量速度从60m/min，到480m/min。
测量长度从1m、3m 达到30m和100m。
光栅尺使用说明书
光栅尺使用说明书第1章前言感谢您选择使用本产品。
本说明书详细介绍了光栅尺的使用方法和注意事项，请您仔细阅读。
第2章产品概述2.1产品简介光栅尺是一种精密测量工具，可用于测量线性位移和角度。
2.2主要特点1)高精度：采用先进的光学测量技术，具有高精度的测量能力。
2)便携性：体积小巧，重量轻，方便携带和使用。
3)易操作：采用直观的操作界面，简单易学。
4)可靠性：采用优质材料，具有较高的耐用性和可靠性。
第3章使用方法3.1准备工作1)将光栅尺连接到电源，确保电源正常工作。
2)根据需要调整测量范围和精度。
3)将光栅尺安装到需要测量的物体上，保持稳定。
3.2开始测量1)打开光栅尺的开关，待显示屏亮起后即可开始测量。
2)将光栅尺移动到需要测量的位置，并保持稳定。
3)读取显示屏上的数据，即可得到测量结果。
3.3结束测量1)在测量完成后，关闭光栅尺的开关。
2)断开光栅尺与电源的连接。
3)将光栅尺放置在干燥、清洁的地方，避免碰撞和摩擦。
第4章注意事项4.1使用环境1)光栅尺适用于室内环境使用，避免阳光直射和雨淋。
2)使用温度范围为0~40℃，湿度范围为10%~80%RH。
4.2使用方式1)使用前请先阅读本说明书，了解光栅尺的使用方法和注意事项。
2)操作时请保持手部干燥，避免划伤光栅尺表面。
3)避免将光栅尺与尖锐物体接触，以免损坏传感器部件。
4.3维护保养1)定期清洁光栅尺表面，可使用软布轻柔擦拭。
2)长时间不使用时，请将光栅尺放置在干燥、清洁的地方。
第5章常见问题解答Q:光栅尺的测量范围是多少？A: 光栅尺的标准测量范围为0~1000mm，但可根据需要进行调整。
Q:光栅尺的测量精度是多少？A: 光栅尺的标准测量精度为0.01mm，但可根据需要进行调整。
Q:光栅尺能测量角度吗？A:是的，光栅尺具有角度测量功能。
第6章售后服务以上即为光栅尺的使用说明书，希望能对您有所帮助。
祝您使用愉快！。
数控机床光栅的介绍
数控机床光栅的介绍数控机床光栅的介绍引导语：在高精度数控机床上，使用光栅作为位置检测装置。
它是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给CNC系统，实现闭环位置控制。
光栅种类很多，其中有物理光栅和计量光栅之分。
你们是知道数控机床光栅是什么吗?下面就来跟着店铺去看看吧!数控机床物理光栅的刻线细而密，栅距(两刻线间的距离)在。
.002—0. 005mm之间，通常用于光谱分析和光波波长的测定。
数控机床计量光栅相对来说刻线较粗，栅距在0.004—0. 25mm乏间，通常用于数字检测系统，用来检测高精度的直线位移和角位移。
数控机床计量光栅是用于数控机床的精密检测装置，具有测量精度高、响应速度快、量程宽等特点，是闭环系统中一种用得较多的位置检测装置。
1.数控机床光栅的种类根据光线在光栅中是反射还是透射分为透射光栅和反射光栅;透射光栅是在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的线纹。
反射光栅是在钢尺或不锈钢带的表面上，光整加工成反射光很强的镜面，用照相腐蚀工艺制作光栅条纹。
根据光栅形状可分为直线光栅和圆光栅，直线光栅用于检测直线位移，圆光栅用于检测角位移。
2数控机床光栅的结构与工作原理(1)数控机床直线透射光栅的组成光栅位置检测装置由光派、长光栅(标尺光栅)、短光栅(指示光栅)、光电接收元件等组成。
光栅装置由标尺光栅和指示光栅组成，在标尺光栅和指示光栅上都有密度相同的许多刻线，称为光栅条纹。
光栅条纹的密度一般为每毫米25、50.100或250条。
通常指示光栅固定在机床的固定部件上，标尺光栅固定在机床的移动部件上t两者随数控机床移动部件的移动而相对移动。
两光栅尺相互平行放置，并保持一定的间隙(o. 00~o.imm)重叠在一起.a为栅线宽，^为栅线缝隙宽，d-。
+^为光栅的栅距。
数控机床由光源、透镜、光栅尺、光敏元件和一系列信号处理电路组成。
信号处理电路一般包括放大、整形、鉴向、倍频电路等。
通常情况下，除标尺光栅与工作龠装在一起随其移动外，光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装在一个壳体内，做成一个单独的部件，固定在机床上，其作用是将光栅莫尔条纹变成电信号。
光栅
在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实 现电子细分与判向功能。例如，栅线为50线对/mm的光栅尺，其 光栅栅距为0.02mm，若采用四细分后便可得到分辨率为5μ m的计 数脉冲，这在工业普通测控中已达到了很高精度。由于位移是一 个矢量，即要检测其大小，又要检测其方向，因此至少需要两路 相位不同的光电信号。
光栅测量位移的实质是以光栅 栅距为一把标准尺子对位称量进行 测量。高分辨率的光栅尺一般造价 较贵，且制造困难。为了提高系统 分辨率，需要对莫尔条纹进行细分， 目前（2006年）光栅尺传感器系统 多采用电子细分方法。当两块光栅 以微小倾角重叠时，在与光栅刻线 大致垂直的方向上就会产生莫尔条 纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也 随之上下移动。这样就把对光栅栅 距的测量转换为对莫尔条纹个数的 测量。
安装：
一般将主尺安装在机床的工作台（滑板） 上，随机床走刀而动，读数头固定在床身 上，尽可能使读数头安装在主尺的下方。 其安装方式的选择必须注意切屑、切削液 及油液的溅落方向。如果由于安装位置限 制必须采用读数头朝上的方式安装时，则 必须增加辅助密封装置。另外，一般情况 下，读数头应尽量安装在相对机床静止部 件上，此时输出导线不移动易固定，而尺 身则应安装在相对机床运动的部件上（如 滑板）。
以透射光栅为例，当指 示光栅上的线纹和标尺光栅 上的线纹之间形成一个小角 度θ ，并且两个光栅尺刻面 相对平行放置时，在光源的 照射下，位于几乎垂直的栅 纹上，形成明暗相间的条纹。 这种条纹称为“莫尔条纹” 严格地说，莫尔条纹排列的 方向是与两片光栅线纹夹角 的平分线相垂直。莫尔条纹 中两条亮纹或两条暗纹之间 的距离称为莫尔条纹的宽度， 以W表示。
W=ω /2* sin（θ /2）=ω /θ
光栅、编码器基本知识
光栅、编码器基本知识位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。
为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。
其中以编码器，光栅尺，旋转变压器，测速发电机等比较普遍，下面主要对光栅和编码器进行说明。
光栅,现代光栅测量技术简要介绍：将光源、两块长光栅（动尺和定尺）、光电检测器件等组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。
光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动就与定就职相对位移。
目前使用的光栅尺的输出信号一般有两种形式，一是相位角相差90度的2路方波信号，二是相位依次相差90度的4路正弦信号。
这些信号的空间位置周期为W。
下面针对输出方波信号的光栅尺进行了讨论，而对于输出正弦波信号的光栅尺，经过整形可变为方波信号输出。
输出方波的光栅尺有A相、B 相和Z相三个电信号，A相信号为主信号，B相为副信号，两个信号周期相同，均为W，相位差90o。
Z信号可以作为较准信号以消除累积误差。
一、栅式测量系统简述从上个世纪50年代到70年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅，这5种测量系统都是将一个栅距周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来，测量单位不是像激光一样的是光波波长，而是通用的米制（或英制）标尺。
它们有各自的优势，相互补充，在竞争中都得到了发展。
由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4种，而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能最高，市场占有率最高，产业最大。
光栅在栅式测量系统中的占有率已超过80%，光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级，测量速度从60m/min，到480m/min。
测量长度从1m、3m 达到30m和100m。
光栅尺
光栅的特点 光栅的特点 1. 有很高的检测精度。现在光栅的精度可达微米级， 有很高的检测精度。现在光栅的精度可达微米级， 再经细分电路可以达到0.1微米 微米。 再经细分电路可以达到 微米。 2. 响应速度较快，可实现动态测量，易于实现检测及 响应速度较快，可实现动态测量， 数据处理的自动化控制。 数据处理的自动化控制。 3. 对使用环境要求高，怕油污、灰尘及振动。 对使用环境要求高，怕油污、灰尘及振动。 4. 由于标尺光栅一般较长，故安装、维护困难，成本 由于标尺光栅一般较长，故安装、维护困难， 高。
（3）莫尔条纹的变化规律 ） 长短两光栅相对移动一个栅距W， 长短两光栅相对移动一个栅距 ，莫尔条纹移动一个 条纹间距B，即光栅某一固定点的光强按明→暗 明 条纹间距 ，即光栅某一固定点的光强按明 暗→明 规律交替变化一次。 规律交替变化一次。光电元件只要读出移动的莫尔条 纹条纹数，就知道光栅移动了多少栅距， 纹条纹数，就知道光栅移动了多少栅距，从而也就知 道了运动部件的准确位移量。 道了运动部件的准确位移量。
光栅位置检测装置的组成 1—光源 2—透镜 3—标尺光栅 标尺光栅4—指示光栅 5—光电元件 光源 透镜 标尺光栅 指示光栅 光电元件
2. 工作原理 在测量时，长短两光栅尺面相互平行地重叠在一起， 在测量时，长短两光栅尺面相互平行地重叠在一起， 并保持0.01至0.1mm的间隙，指示光栅相对标尺光栅 的间隙， 并保持 至 的间隙 在自身平面内旋转一个微小的角度θ。 在自身平面内旋转一个微小的角度 。当光线平行照 射光栅时，由于光的透射和衍射效应， 射光栅时，由于光的透射和衍射效应，在与两光栅线 纹夹角θ的平分线相垂直的方向上 会出现明暗交替、 的平分线相垂直的方向上， 纹夹角 的平分线相垂直的方向上，会出现明暗交替、 间隔相等的粗条纹——莫尔条纹，如图所示。 莫尔条纹， 间隔相等的粗条纹 莫尔条纹 如图所示。
光栅尺图文介绍
灰尘等。一旦进去这些油、水、灰尘等光栅尺就基本报废了。整体尺只能为 3 米，接长较难、精度难保证。所以光栅尺对环境要求相对较高，安装较复杂、使 用寿命短，而且必须要由专业人员安装才行。 球栅尺是国际九十年代产品，原产地为英国。它是利用导磁介质量的变化实 现电磁/磁电转换。球栅尺的尺身是由高等级的进口无缝钢管和若干个精密钢球 密闭组合而成。它由感应器产生的电磁切割钢管中的精密球，把它分割成 2450 份而每份为 5μ。由于球栅尺是密闭结构，所以它最大优点是不怕油、水、灰尘， 整体尺可做到 8 米、拼接可做 30 米。而且使用寿命长、安装简单、环境要求低。 3：光栅尺的分辨率同球栅尺的分辨率为什么不同？ 一般光栅分辩率是 1μ， 球栅的分辩率是 5μ。 但分辩率不等同于精确度， 光栅只是 1μ 一显示、而球栅有 1μ 一显示的、也有 5μ 一显示的，它们都采用 以 mm 单位的十进制。由于光栅是累计误差，而球栅是周期性误差。所以短的光 栅尺精度较高，长的球栅尺精度要高于光栅尺的精度。 4：安装光栅尺或球栅尺效益比较 光栅尺在 3 米以下的价格一般是球栅尺价格的 50%， 3 米以上的至 8 米的 光栅同球栅价格基本一样。8 米至 10 米的光栅尺价格要高出球栅尺价格 20%，10 米至 12 米的光栅尺价格要高出球栅尺价格 50%。从短尺价格比较光栅尺要便宜， 但光栅的使用寿命一般是 3 年，而球栅的使用寿命在 10 年以上。从长尺比较球 栅的优势就更多了。所以总体说安装球栅尺的效益要好于光栅尺。 5：编码器是什么 编码器就是圆光栅，测角位移。测完圈数、角度换算成周长。 6：同步传感器是什么 又称电栅也是用于直线测量的，原理是靠二路信号的电磁感应。也具有 不怕油、水、灰，但由于精度低以被淘汰了。 7：磁栅是什么 它是利用磁性栅尺和磁头实现电磁/磁电转换的。具体是一个钢片带磁， 由一个读数头在里面走提出信号。 8：如何安装球栅尺 球栅尺的安装是十分简单的，一般是将球栅尺两端用专用支架固定在机 床上。读数头固定在机床的走刀架上，与球栅尺做相对运动。有时小机床也可把 读数头固定、球栅尺做运动。
第五章 位置检测装置
5.1.3 位置检测装置的分类
绝对式：对于被测量的任意一点位置均由固定的零 点标起。每一个被测点都有一个相应的测量值。
优点：能指示绝对位置，没有累计误差，电源切断 后信息不丢失。
缺点：装置结构较为复杂。
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5.2 旋转变压器
旋转变压器是一种基于电磁感应原理的角度测 量元件，在结构上与两相绕组式异步电动机相似， 由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边， 转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕 组上，激磁频率通常为400Hz~5000Hz，转子绕组 产生的感生电压反映回转角的变化。其结构简单、 动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出 信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
幅值工作方式 ：给滑尺绕组通入相位相同、频 率相同，但幅值不同的励磁电压。
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5.3.2 感应同步器的应用
(1)感应同步器的鉴相测量系统
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5.3.2 感应同步器的应用
设滑尺绕组节距为P，则滑尺移动x时，有
x , 2 x
2 P
P
U s U m sin t Uc U m cost Uo kUs cos kUc sin
按测量方式分：增量式测量和绝对式测量。 增量式 ：只测量位移量。测量单位为0.01mm，每移
动0.01mm发出一个脉冲信号。 优点：装置简单，任何一个对中点都可作为测量的
起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方 式。 缺点：在增量式检测系统中，移距是由测量信号计 数读出，一旦计数有误，以后的测量结果则完全 错误。如发生某种故障，无法恢复。
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5.1.3 位置检测装置的分类
模拟式测量：模拟式测量是将被测量用连续变量来 表示，如电压变化、相位变化等。数控机床所用 模拟式测量主要用于小量程的测量，如感应同步 器的一个线距（2mm）内的信号相位变化等。
光栅尺的工作原理
光栅尺的工作原理工作原理光栅位置检测装置由光源、长光栅( 标尺光栅) 、短光栅( 指示光栅) 和光电元件等组成见下图。
根据光栅的工作原理分透射直线式和莫尔条纹式光栅两类。
1 ．透射直线式光栅如下图所示。
它是用光电元件把两块光栅移动时产生的明暗变化转变为电流变化的方式。
长光栅装在机床移动部件上，称之为标尺光栅；短光栅装在机床固定部件上，称之为指示光栅。
标尺光栅和指示光栅均由窄矩形不透明的线纹和与其等宽的透明间隔组成。
当标尺光栅相对线纹垂直移动时，光源通过标尺光栅和指示光栅再由物镜聚焦射到光电元件上。
若指示光栅的线纹与标尺光栅透明间隔完全重合，光电元件接收到的光通量最小。
若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最大。
因此，标尺光栅移动过程中，光电元件接收到的光通量忽大忽小，产生了近似正弦波的电流。
再用电子线路转变为数字以显示位移量。
为了辨别运动方向，指示光栅的线纹错开 1／ 4 栅距，并通过鉴向线路进行判别。
由于这种光栅只能透过单个透明间隔，所以光强度较弱，脉冲信号不强，往往在光栅线较粗的场合使用。
2 ．莫尔条纹式光栅莫尔条纹的形成与光栅常数—栅距及光的波长有关，在栅距大小与波长十分接近时，莫尔条纹可由衍射光的干涉现象来解释。
而在栅距较波长大得多的场合( 粗光栅) ，衍射现象已不十分明显，莫尔条纹的产生则由于栅线遮光作用，故可用几何光学来说明。
在现场常见的是后一种光栅，现以此为例子加以介绍。
下图所示是用栅格斜置的长光栅，图中作为标尺光栅的栅线和X 轴垂直，而作为指示光栅的栅线与标尺光栅之间有一个小的倾斜角臼，两者间形成透光的( 图中a) 和不透光的( 图中b) 菱形条纹。
当两光栅沿X 轴作相对移动时，条纹将沿栅线方向移动( 横向莫尔条纹) 。
每变化一个栅距，透光部分将由 a 处移到b 处，a 处则完全遮断，于是在a 、b 两处轮流处于透光和遮光状态。
若在。
处放置一个光敏元件，则其上的光通量将随栅格的相对移动而呈三角形变化。
光栅与编码器介绍
的光栅尺和10000线/转的圆光栅测量系统，能实现1微米和1角秒的测量分辨力。
1966年制造出了栅距为20μm（50线/mm）的封闭式直线光栅编码器。
在80年代又推出AURODUR工艺，是在钢基材料上制作高反射率的金属线纹反射光栅。
并在光栅一个参考标记（零位）的基础上增加了距离编码。
在1987年又提出一种新的干涉原理，采用衍射光栅实现纳米级的测量，并允许较宽松的安装。
1997年推出用于绝对编码器的EnDat双向串行快速连续接口，使绝对编码器和增量编码器一样很方便的应用于测量系统。
现在光栅测量系统已十分完善，应用的领域很广泛，全世界光栅直线传感器的年产量在60万件左右，其中封闭式光栅尺约占85%，开启式光栅尺约占15%。
三、当今采用的光电扫描原理及其产品系列光栅根据形成莫尔条纹的原理不同分为几何光栅（幅值光栅）和衍射光栅（相位光栅），又可根据光路的不同分为透射光栅和反射光栅。
光米级和亚微米级的光栅测量是采用几何光栅，光栅栅距为100μm 至20μm远于光源光波波长，衍射现象可以忽略，当两块光栅相对移动时产生低频拍现象形成莫尔条纹，其测量原理称影像原理。
纳米级的光栅测量是采用衍射光栅，光栅栅距是8μm或4μm，栅线的宽度与光的波长很接近，则产生衍射和干涉现象形成莫尔条纹，其测量原理称干涉原理。
现以Heidenhain产品采用的3种测量原理介绍如下。
1.具有四场扫描的影像测量原理（透射法）采用垂直入射光学系统均为4相信号系统，是将指示光栅（扫描掩膜）开四个窗口分为4相，每相栅线依次错位四分之一栅距，在接收的4个光电元件上可得到理想的4相信号，这称为具有四场扫描的影像测量原理。
Heidenhain的LS系列产品均采用此原理，其栅距为20μm，测量步距为0.5μm，准确度为±10、±5、±3μm三种，最大测量长度3m，载体为玻璃。
2.有准单场扫描的影像测量原理（反射法）反射标尺光栅是采用40μm栅距的钢带，指示光栅（扫描掩膜）用二个相互交错并有不同衍射性能的相位光栅组成，这样一来，一个扫描场就可以产生相移为四分之一栅距的四个图象，称此原理为准单场扫描的影象测量原理。
数控机床光栅的介绍
数控机床光栅的介绍
引导语：在高精度数控机床上，使用光栅作为位置检测装置。
它是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给CNC 系统，实现闭环位置控制。
光栅种类很多，其中有物理光栅和计量光栅之分。
你们是知道数控机床光栅是什么吗?下面就来跟着小编去看看吧!
数控机床物理光栅的刻线细而密，栅距(两刻线间的距离)
在。
.0020. 005mm 之间，通常用于光谱分析和光波波长的测定。
数控机床计量光栅相对来说刻线较粗，栅距在0.0040. 25mm 乏间，通常用于数字检测系统，用来检测高精度的直线位移和角位移。
数控机床计量光栅是用于数控机床的精密检测装置，具有测量精度高、响应速度快、量程宽等特点，是闭环系统中一种用得较多的位置检测装置。
1.数控机床光栅的种类
根据光线在光栅中是反射还是透射分为透射光栅和反射光栅;透
射光栅是在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的线纹。
反射光栅是在钢尺或不锈钢带的表面上，光整加工成反射光很强的镜面，用照相腐蚀工艺制作光栅条纹。
根据光栅形状可分为直线光栅和圆光栅，直线光栅用于检测直线位移，圆光栅用于检测角位移。
2 数控机床光栅的结构与工作原理
(1)数控机床直线透射光栅的组成
光栅位置检测装置由光派、长光栅(标尺光栅)、短光栅(指示光栅)、光电接收元件等组成。
光栅装置由标尺光栅和指示光栅组成，在标尺光栅和指示光栅上都有密度相同的许多刻线，称为光栅条纹。
光栅条纹的密度一般为每毫米25、50.100 或250 条。
通常指示光栅固定在机床的固定部件上，标。
光栅尺详细资料
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反 应 速 度： 60m/min(0.005mm) 25m/min(0.001mm)
读数头滑动系统：垂直式五轴承
输 出 讯 号： TTL/EIA-422-A
讯号传达周期： 20μm
供 应 电 压： DC 5V±5%
采用最高优质的PU材料制造出耐油、高弹性及抗老化胶封。由工程师精心设计出最佳的闭合角度和最适中的软硬度，保证最佳的密封性能和最少的磨擦阻力。读数头滑动部分结构采用已被验证为最可靠耐用的五轴承设计，保证光学感应系统能长期稳定地在光栅尺上畅顺滑行。
光栅尺数显表说明书
光栅尺数显表说明书1. 引言本说明书旨在介绍光栅尺数显表的性能、功能和使用方法，以帮助用户正确、高效地操作该设备。
请在使用前仔细阅读本说明书，并按照指导进行操作。
2. 设备概述光栅尺数显表是一种用于测量线性位移的仪器，它通过测量光栅尺上的刻度来确定被测物体的位置。
该设备具有以下特点： - 高精度：光栅尺数显表采用先进的传感技术和数字显示技术，具有高精度的测量能力。
- 易于安装：设备结构简单紧凑，可以方便地安装在各种机械设备上。
- 数字显示：通过数码管显示被测物体的位置值，直观清晰。
3. 技术参数以下是光栅尺数显表的主要技术参数： - 测量范围：0~1000mm - 分辨率：0.01mm - 精度：±0.02mm - 工作温度：-10℃~50℃ - 工作湿度：20%~80% - 供电电源：AC220V/50Hz4. 功能介绍4.1 数字显示光栅尺数显表采用数码管显示被测物体的位置值，可以实时、直观地观察测量结果。
4.2 零点设置在使用光栅尺数显表进行测量之前，需要进行零点设置。
具体操作方法如下： 1. 将光栅尺数显表安装在被测物体上。
2. 打开电源，待设备启动完成后，按下零点设置按钮。
3. 移动被测物体到零位位置，并松开零点设置按钮。
4. 数码管显示器将显示当前位置为零点。
4.3 单位切换光栅尺数显表支持多种单位切换，包括毫米（mm）、英寸（inch）等。
用户可以根据需要选择合适的单位进行测量。
4.4 数据存储光栅尺数显表具有数据存储功能，可以记录多次测量结果。
用户可以通过相应按钮查看历史记录，并进行数据分析和比较。
5. 使用方法以下是使用光栅尺数显表的基本操作步骤： 1. 将光栅尺安装在被测物体上，并确保安装牢固。
2. 打开电源，待设备启动完成后，按下零点设置按钮进行零点设置。
3. 将被测物体移动到需要测量的位置。
4. 数码管显示器将实时显示被测物体的位置值。
6. 注意事项在使用光栅尺数显表时，请注意以下事项： 1. 请勿将设备暴露在过高或过低的温度环境中，以免影响测量精度和设备寿命。
光栅尺简介
光栅尺光栅：光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。
在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。
光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。
如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。
光栅尺其实起到的作用是对刀具和工件的坐标起一个检测的作用,在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差,以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用.其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用.然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准.相当于眼睛.一、引言目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位称数控系统框图如图1所示。
随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用，并逐步向智能化方向转化。
图2是利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。
该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量，它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。
下面对该系统的工作原理及设计思想作以介绍。
二、电子细分与判向电路光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。
目前高分辨率的光栅尺一般造价较贵，且制造困难。
为了提高系统分辨率，需要对莫尔条纹进行细分，本系统采用了电子细分方法。
当两块光栅以微小倾角重叠时，在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动。
这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量，同量莫尔条纹又具有光学放大作用，其放大倍数为：(1)式中：W为莫尔条纹宽度；d为光栅栅距（节距）；θ为两块光栅的夹角，rad在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与羊向功能。
sino光栅尺使用说明书
sino光栅尺使用说明书一、产品概述sino光栅尺是一种高精度的位置测量设备，广泛应用于数控机床、机器人、自动化生产线等领域。
它采用先进的光电测量技术，可以实现高精度、高速度的位置测量，提高设备的加工精度和生产效率。
二、安装指南1.确定安装位置：根据设备要求，选择合适的位置安装光栅尺。
确保尺身稳定、水平，避免外部振动和干扰。
2.连接电源：使用合适的电缆将光栅尺与电源连接，确保供电稳定。
3.信号线连接：将光栅尺的信号线连接到设备的控制器上，确保连接牢固可靠。
4.调整初始位置：根据需要调整光栅尺的初始位置，以适应不同的测量需求。
三、操作说明1.开机自检：在开机后，光栅尺会自动进行自检，确保正常工作。
2.初始位置设置：根据需要设置光栅尺的初始位置，可以通过控制器或设备上的控制面板进行设置。
3.开始测量：在设置好初始位置后，可以开始进行位置测量。
光栅尺会自动进行实时测量，并将数据传输到控制器或设备上。
4.数据处理：控制器或设备会对接收到的数据进行处理，以实现各种控制和监测功能。
四、常见问题解答1.Q：光栅尺无法正常工作怎么办？A：首先检查电源和信号线是否连接正常，如有问题请检查线路连接；如电源和信号线连接正常，请检查光栅尺是否正常工作，如有异常请联系专业人员进行维修。
2.Q：测量数据不准确怎么办？A：首先检查光栅尺是否正确安装，如有问题请重新安装；如安装正确，请检查测量环境是否稳定，如有干扰请采取相应的防护措施；如环境稳定，请检查控制器或设备的参数设置是否正确，如有异常请进行调整。
3.Q：光栅尺出现故障怎么维修？A：对于常见故障，用户可以根据使用说明书自行进行维修；对于复杂故障或无法自行解决的问题，请联系专业人员进行维修。
五、保养与维护1.定期清洁：定期使用干燥的软布擦拭光栅尺表面，保持清洁。
避免使用含有化学物质的清洁剂，以免损坏光栅尺表面。
2.防尘防潮：保持光栅尺工作环境的清洁和干燥，避免尘埃和潮湿的环境。
光栅尺工作原理
光栅尺位移传感器原理简介及维护注意事项一、光栅尺是什么？轨道旁边的黄色金属条，与其对应部位，在移载台底部装有光读头定义：光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
光栅尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，可用作直线位移或者角位移的检测。
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。
二、光栅尺的分类、构造1）分类：光栅尺位移传感器按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。
●透射光栅指的玻璃光栅.●反射光栅指的钢带光栅2）结构：光栅尺位移传感器是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。
标尺光栅一般固定在机床活动部件上，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。
下图所示的就是光栅尺位移传感器的结构。
三、光栅尺的工作原理常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。
（关于莫尔条纹的原理，可参考相关文献）简单的说：光读头通过检测莫尔条纹个数，来“读取”光栅刻度，然后再根据驱动电路的作用，计算出光栅尺的位移和速度。
莫尔条纹四、光栅尺的维护1）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传感器壳体内部。
2）定期检查各安装联接螺钉是否松动、定期使用干燥的洁净布擦拭表。
3）光栅尺位移传感器严禁剧烈震动及摔打、踩踏，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅尺传感器即失效了。
4）不要自行拆开光栅尺位移传感器，更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距，否则一方面可能破坏光栅尺传感器的精度；另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦，损坏铬层也就损坏了栅线，以而造成光栅尺报废。
5）应注意防止油污及水污染、硬物划伤光栅尺面，以免破坏光栅尺线条纹分布，引起测量误差。
6）光栅尺位移传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作，以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面，破坏光栅尺质量。
光栅尺工作原理及详细介绍完整版
光栅尺工作原理及详细介绍完整版光栅尺工作原理及详细介绍标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]光栅尺工作原理及详细介绍光栅：光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。
在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。
光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。
如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。
光栅尺：其实起到的作用是对刀具和工件的坐标起一个检测的作用，在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差，以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用，其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用，然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准。
【相当于眼睛】一、引言目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位称数控系统框图。
随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用，并逐步向智能化方向转化。
利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。
该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量，它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。
下面对该系统的工作原理及设计思想作以下介绍。
二、电子细分与判向电路光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。
目前高分辨率的光栅尺一般造价较贵，且制造困难。
为了提高系统分辨率，需要对莫尔条纹进行细分，本系统采用了电子细分方法。
当两块光栅以微小倾角重叠时，在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动。
这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量，同量莫尔条纹又具有光学放大作用，其放大倍数为：(1)式中：W为莫尔条纹宽度；d为光栅栅距（节距）；θ为两块光栅的夹角，rad在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与羊向功能。
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项目2 数控机床的位置检测装置
莫尔条纹的特点
(1)放大作用 • 由于光栅刻线很密，如果不进行光学放大，则不能直接用 光敏器件来测量光栅移动所引起的光强变化，必须采用莫 尔条纹来放大栅距。因为莫尔条纹的节距W和栅距P之间的 关系为 （θ 角度非常小） • 因此莫尔条纹的纹距W要比ω 大得多，这样，虽然光栅栅距 很小，莫尔条纹清晰可见，便于测量到莫尔条纹的移动 。 • 例如 ω =0.01mm ， θ=0.01rad ，可得 W=1mm ，从而把光栅 的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。
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项目2 数控机床的位置检测装置 尺身中有磁性标尺，滑尺中有拾磁磁头，测量信号 经接口输出至数显装置或控制系统。
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项目2 数控机床的位置检测装置
1、磁性标尺
• 磁性标尺采用不导磁材料作基体，在上面镀上一层10～ 30mm厚的高导磁性材料，形成均匀磁膜。再用录磁磁头在 尺上记录相等节距的周期性磁化信号。
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项目2 数控机床的位置检测装置
☆根据正弦波信号周期的数目可得出被
测对象的位移； ☆根据正弦波信号的频率可得被测对象 的速度； ☆根据A、B两相的相位超前滞后关系可 判断被测对象的移动方向。
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项目2 数控机床的位置检测装置
提高刻线密度，可以提高光栅的精度。但刻线 密度达200线/mm以上的细光栅刻线制造较困难， 成本也高，因此，通常采用倍频的方法来提高光 栅的分辨率精度。
（ 4 ）由于莫尔条纹由亮纹到暗纹或由暗纹到亮纹 的光强分布近似为正弦波，所以光敏接受元件得 到的信号也近似为正弦波。
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项目2 数控机床的位置检测装置
二、光栅尺的信号处理
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项目2 数控机床的位置检测装置
• 光敏元件A、B、/A、/B的间距是1/4纹距。 • A、/A为一组差动信号，B、/B为一组差 动信号，相位差为180度。差动信号提高 了系统的抗干扰能力。 • A和B两组信号相位差为90度，用于辩向。
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项目2 数控机床的位置检测装置 2、拾磁磁头 拾磁磁头是一种磁电转换器，用来把磁性标尺上的 磁化信号检测出来变成电信号送给测量电路。
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项目2 数控机床的位置检测装置 二、工作原理
双 磁 头 检 测
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项目2 数控机床的位置检测装置
• 给两个磁头的励磁绕组上通以频率相同、相位差900 的励磁电流，将会在磁头上产生磁通，当磁头靠近磁 性标尺时，磁性标尺上的磁信号产生的磁通经过磁头 铁心，并被励磁电流产生的磁通所调制，从而在两个 磁头的拾磁绕组中产生感应输出电压u1和u2。 • 合成电压u=u1+u2 • 合成电压u的相位随磁头相对于磁尺位移量x的变化而 变化。因此，根据合成电压u的相位θ 的变化，可以 测量出磁栅的位移量；相位的正负表示正反运动方向。
项目2 数控机床的位置检测装置
项目2 数控机床的位置检测装置
任务2.2 位置检测装置——光栅尺
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项目2 数控机床的位置检测装置
任务2.2 位置检测装置——光栅尺 • 数控机床中的光栅，根据光线在光栅中是反射
还是透射分为反射光栅和透射光栅。还可以按
形状分为圆光栅和长光栅。（2）圆光栅和长光栅分别检测的是什么位移？
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项目2 数控机床的位置检测装置 • 圆光栅用于测量
角位移，长光栅
用于测量直线位 移。目前，光栅
的制作精度通过
激光技术达到了 微米级，通过细 分电路可以做到 0.1μm甚至更高的 分辨率。
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项目2 数控机床的位置检测装置
尺身
尺身安装孔
读数头
（与移动部件固定）
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项目2 数控机床的位置检测装置
光栅在数控车床上的安装位置
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项目2 数控机床的位置检测装置
光栅在数控镗铣床上的安装位置
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项目2 数控机床的位置检测装置
任务2.3 其他位置检测装置简介
2.3.1 磁栅的介绍 • 一、磁栅结构 • 磁栅是一种利用电磁感应和录磁原理对位移进行检测 的装置。 • 磁栅由磁性标尺、拾磁磁头和检测电路组成。 • 按其结构可分为直线磁栅和圆形磁栅。 • 相对光栅而言，磁栅安装调整方便，对使用环境的条 件要求较低，在油污、粉尘较多的场合下使用有较好 的稳定性，常用于机床坐标轴的数字显示和数控机床 的位置检测。
可移动电缆
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项目2 数控机床的位置检测装置
1、光栅尺的结构
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项目2 数控机床的位置检测装置
2、光栅尺的工作原理
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项目2 数控机床的位置检测装置
莫尔条纹
莫尔条纹如何形成呢？
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项目2 数控机床的位置检测装置
• 当指示光栅和主光栅相对左右移动时，就会形成 上下移动且明暗相问的条纹，该条纹称为莫尔条 纹。莫尔条纹的方向与光栅线纹方向大致垂直， 两条莫尔条纹问的距离称为纹距W。 • 如果栅距为ω ，则有近似公式W= ω /θ , 当工作 台左右移动一个栅距ω 时，莫尔条纹向上或向下 移动一个纹距W。莫尔条纹由光敏器件接受，从而 产生电信号。电信号经读数头中的电子线路处理 后，输出脉冲信号。
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项目2 数控机床的位置检测装置
光栅使用特性小结：
● 由于光栅的刻线可以制作十分精确，同时莫尔条纹 对刻线局部误差有均化作用，因此，栅距误差对测量精度 影响较小。 ● 在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接触， 没有磨损，因而精度可以长期保持。 ● 光线刻线要求很精确，两光栅之间的间隙及倾斜角 都要求保持不变，制造调试比较困难。光学系统易受外界 的影响产生误差，同时又有灰尘、油、冷却液等污物的侵 入，易使光学系统变质。光栅使用棉花和高浓度酒精来清 洗，以免划伤光栅。
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项目2 数控机床的位置检测装置 2.3.2 感应同步器和旋转变压器
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项目2 数控机床的位置检测装置
(2)平均效应。 •莫尔条纹由许多明暗相间的条纹组成，如 100 条／ mm 的光栅， 10mm 宽的莫尔条纹就由 1000 条线纹组成， 这样对个别线纹的间距误差就不敏感，这在很大程 度上消除了栅距刻制不均匀造成的误差。
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项目2 数控机床的位置检测装置
（ 3 ）指示光栅随工作台运动方向改变时，莫尔条 纹的移动方向也呈规律变化。 • 指示光栅左移时，莫尔条纹向上移动；指示光栅 右移时，莫尔条纹向下移动。