海德汉光栅尺

海德汉光栅尺

•1、最先进可靠的光学测量系统，采用可靠耐用的高精度五轴承系统设计，保证光学机械系统的稳定性，优异的重复定位性和高等级测量精度。

•2、传感器采用密封式结构，性能可靠，安装方便。

•3、采用特殊的耐油、耐蚀、高弹性及抗老化塑胶防水，防尘优异，使用寿命长。

•4、具体高水平的抗干扰能力，稳定可靠。

•5、光源采用红外发光二极管，体积小寿命长。

•6、采用先进的光栅制作技术，能制作各规格的高精度光栅玻璃尺(最长可做到3000mm)。

光栅尺的应用领域

•加工用的设备：车床、铣床、镗床、磨床、钻床、电火花机、线切割、加工中心等

•测量用的仪器：投影机、影像测量仪、工具显微镜等也可对数控机床上刀具运动的误差起补偿作用配接PLC,用于各类自动化机构的位移测量.

•用于数控机床的直线光栅尺几乎可以适应任何应用。它是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的最佳选择。直线光栅尺动态性能好，运动速度可靠性高，沿测量方向的运动加速度大，这些特性使它不仅能满足常规轴动态性能要求，也能满足直接驱动设备的高动态性能要求。

光栅尺工作原理

•光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90°的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。

•莫尔条纹的特点：

• 1. 莫尔条纹的移动与光栅栅距之间的移动关系，光栅移动一个条纹，莫尔条纹正好移动一

•个条纹。

• 2. 莫尔条纹的放大作用：B=W/(2SIN2/2)=W/2

光栅尺的作用

•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。

光栅尺的优点

直线光栅尺测量直线轴位置过程期间没有任何其它机械传动件。用直线光栅尺的位置控制环已包含全部进给机构。机械运动误差被滑板中的直线光栅尺检测和被控制系统电路修正。因此，他能消除以下潜在误差源：

•滚珠丝杠温度特性导致的定位误差

•反向误差

•滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差

因此，直线光栅尺已成为高精度定位和高速加工不可或缺的必备条件。

光栅尺的结构

•用于数控机床的直线光栅尺为封闭式结构：铝壳保护光栅尺、读数头和导轨，避免灰尘、切屑和切削液进入。自动向下压的弹性密封条保持外壳密封。•读数头沿光栅尺壳内摩擦力很小的导轨运动。连接器将读数头与安装块连接在一起并补偿光栅尺与机床导轨间的不对正误差。

•光栅尺和安装架间的横向和轴向间距±0.2至±0.3mm，具体数值与光栅尺型号有关。

•主要的元件：发光LED, 标尺光栅，指示光栅，光电探测器。

•光栅尺的结构见图2所示，它是由定尺体1和动尺读数头2组成。光栅尺的定尺体是一个铝外壳，用以保护其内的标尺、扫描单元及其导轨不受切屑、灰尘和喷溅水的伤害。动尺读数头包含扫描单元、精密连接器及安装块组成，精

密连接器将扫描单元与安装块连接，用来补偿少量的导轨机械误差。

如何选用光栅尺

•选用光栅要综合考虑一下几个要素：

• 1. 考虑被测物理量的性质，要根据呗测量的行程和精度要求选择量程和精度，根据被测量的最大速度确定光栅尺的最大移动速度以及是否需要基准标记和相位开关传感器，要什么形式的光栅。

• 2. 根据控制器可以控制的信号的类型选择光栅输出类型，还要考虑接口的硬件匹配。

• 3. 根据工作条件确定光栅尺应具备在何种环境下工作的能力

• 4. 根据被测的物体考虑安装方案。考虑到空间，方向等问题。

• 5. 设计电缆的长度

• 6. 价格和服务

•7. 市场的方便，型号的选择。

光栅尺的主要技术参数

•分辨率：表征的测量精度，有5.0um ，1.0um ,0.5um ,0.1um •输出波形：方波和正弦波两种。

•按控制的形式：数字量和模拟量，要与控制器匹配。

•测量周期：每测一次所需的时间

•测量长度：可以应许的测量范围

•测量方式：绝对值和识字增量坐标

•使用温度：5----45度

•供电电源：一般为+5+5%，电流大小为120mA

•最大移动速度：要大于要求值

•最小时钟频率：要保证控制器的频率高于要求值。

准确度等级的选择

•数控机床配置线性光栅尺是了提高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度，所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的，光栅尺准确度等级有±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等级，值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能，它是机床工作精确度的关键环节，即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致，以克服由于温度引起的热变形。

•另外光栅尺最大移动速度可达120m/min，目前可完全满足数控机床设计要求；单个光栅尺最大长度为3040mm，如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长度。

测量方式的选择

光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两种

•增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息，为了获得绝对位置，这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记，所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控制。

•绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上，在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息，不需要移动坐标轴找参考点位置，绝对位置值从光栅刻线上直接获得。•绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20％左右，机床设计师因考虑数控机床的性价比，一般选用增量式光栅尺，既能保证机床运动精度又能降低机床成本。但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的，机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序，不但缩短非加工时间提高生产效率，而且减小零件废品率。因此在生产节拍要求格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺是最为理想的。