光栅尺由哪些哪些部件构成?它与数控机床的连接方式如何?

作者&投稿:季沾 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
光栅尺有哪些部件组成以及莫尔条纹的作用是什么?~

1、光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,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。例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。
2、光栅尺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固定部件上,光栅读数头装在机床活动部件上,指示光栅装在光栅读数头中。右图所示的就是光栅尺的结构。

光栅检测装置的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多,根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头)。
3、莫尔条纹

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”
(右图所示)。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。
4、
莫尔条纹具有以下特征:

(1)莫尔条纹的变化规律

两片光栅相对移过一个栅距,莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用,莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数,变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。

(2)放大作用

在两光栅栅线夹角较小的情况下,莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中,θ的单位为rad,W的单位为mm。由于倾角很小,sinθ很小,则

W=ω /θ

若ω
=0.01mm,θ=0.01rad,则上式可得W=1,即光栅放大了100倍。

(3)均化误差作用

莫尔条纹是由若干光栅条纹共用形成,例如每毫米100线的光栅,10mm宽度的莫尔条纹就有1000条线纹,这样栅距之间的相邻误差就被平均化了,消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。

  1、光栅尺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固定部件上,光栅读数头装在机床活动部件上,指示光栅装在光栅读数头中。光栅检测装置的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多,根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头)。

  2、莫尔条纹是两条线或两个物体之间以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果,当人眼无法分辨这两条线或两个物体时,只能看到干涉的花纹,这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹。

光栅尺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。
光栅检测装置结构光栅检测装置的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。标尺光栅和光栅读数头相对移动,标尺光栅的条纹和光栅读数头的条纹(莫尔条纹)产生明暗信号,由读数头的电路转换成信号输出。
光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。  
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)。
安装基面:安装光栅尺位移传感器时,不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上,更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上,移动工作台,要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求,则需设计加工一件光栅尺基座。
基座要求做到:(1)应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座(最好基座长出光栅尺50mm左右)。(2)该基座通过铣、磨工序加工,保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外,还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时,调整读数头位置,达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右,读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。
主尺安装:将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上,但不要上紧,把千分表固定在床身上,移动工作台(主尺与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度,调整主尺M4螺钉位置,使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时,把M2螺钉彻底上紧。
在安装光栅主尺时,应注意:
  (1) 在装主尺时,如安装超过1.5M以上的光栅时,不能象桥梁式只安装两端头,尚需在整个主尺尺身中有支撑。(2)在有基座情况下安装好后,最好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。(3)不能安装卡子时,最好用玻璃胶粘住光栅尺身,使基尺与主尺固定好。
读数头安装:在安装读数头时,如果发现安装条件非常的有限,可以考虑使用附件,如角铝、直板,首先应保证读数头的基面达到安装要求,然后再安装读数头,其安装方法与主尺相似。最后调整读数头,使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内,其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。安装完毕后,可以用大拇指接触读数头与光栅尺尺身表面是否平滑、平整。
限位装置:光栅线位移传感器全部安装完以后,一定要在机床导轨上安装限位装置,以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端,从而损坏光栅尺。另外,用户在选购光栅线位移传感器时,应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺,以留有余量。
传感器检查:光栅线位移传感器安装完毕后,可接通数显表,移动工作台,观察数显表计数是否正常。在机床上选取一个参考位置,来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表),使千分表与数显表同时调至零(或记忆起始数据),往返多次后回到初始位置,观察数显表与千分表的数据是否一致。通过上述工作,光栅尺线位移传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲,铁屑、切削液及油污较多。因此,传感器应附带加装防护罩,防护罩的设计是按照传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定,防护罩采用橡皮密封,避免光栅尺进油进水防止铁屑。

尺身和读数头

钢带,读数头,外壳
通过编码器与机床连接


球栅尺球栅尺简介
球栅尺,作为国际上先进的直线位移传感器,是九十年代的创新产物,起源于英国。其独特的设计和卓越性能使其在各种机床测量中占据重要地位。首先,球栅尺采用全密封结构,内部的高精度钢球和线圈被严密保护,使其能够在苛刻的环境中工作,如水中或油中。其金属尺体结构提供了强大的抗污染能力,即使面对冷却...

球栅尺数显表读数问题
球栅采用电磁感应技术,含读数头和尺身两部分 .尺身是一根不锈钢管,内装精密的镍镉合金球构成。生产调试时,会对合金球加载一定的预紧力,使其紧密排列。读数头内封装有线圈组及电路,测量时,读数头沿尺身滑动。读数头内线圈的排列情况:采集线圈共有6组,在一个球栅距内,相同绕向的ABCD四个线圈...

光栅尺,磁栅尺,球栅尺,容栅尺各自的应用场合
光栅尺应用最广,一般金属加工机械上都可以使用。磁栅尺环境耐受性较强,一般在长行程和恶劣环境下使用。球栅成本较高,应用比较少。容栅一般用在游标卡尺上。

光栅尺的使用和图解。
光栅尺:利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置

光栅尺中什么是厚尺,什么是薄尺
光栅尺中没有厚尺薄尺只有长尺短尺。光栅尺通常为一长一短两块光栅尺配套使用。其中长的一块称为主光栅或标尺光栅,安装在机床移动部件上,要求与行程等长,短的一块称为指示光栅。光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控...

磁栅尺读数头好坏的判断方法
判断磁栅尺读数头好坏的方法是看光栅尺的反复走数能否归零。1、把读数头移到尺子的任意一头的尽头,归零数显表。2、把读数头移动任意的行程。3、返回初始位移,观察数显表的读数是否为零。4、重复几次这样任意的行程测试,如果都能正常归零,则磁栅尺读数头是好的。5、如果读数头老化,运动部件故障...

光栅数显系统简介
光栅数显系统是一种精确度受到多种因素影响的测量设备。其主要组成部分是光栅尺,其分辨率决定了系统的精度。常见的光栅尺分辨率有10u、5u、1u、2u和0.1u等,分辨率越小,精度越高。然而,光栅尺的精度不仅取决于栅距,刻度的均匀性也至关重要。如果刻度不均匀,可能会导致测量误差。在国内市场,光...

外部光栅尺的作用
用来做测量,和一般的尺相比有两个不同点:1、精度高;2、测量值不能直接看到,而是变成了电信号,需要在相应的处理设备上处理后进行观看。因为高精度,所以可很好的用于工业生产上,因为测量结果可作为电信号输出,居有后续操作处理性,所以可以作为反馈构成工业闭环控制的反馈装置,应用于自动化中。

数控机床上的光栅尺是什么?
数控机床上的光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量...

光栅尺原理及使用
光栅尺的工作原理基于光的干涉现象。当光线通过光栅尺上的光栅时,会形成干涉条纹。这些条纹的间距与尺子的相对移动成正比,从而可以通过测量条纹的变化来确定物体的位移。光栅尺由带有光栅的透明尺和光电检测系统组成,光电传感器检测通过光栅的光线,并将其转化为电信号,这些信号经过处理后可以得到物体的...

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线伦参柴: 光栅尺和读数头组成.光栅尺和读数头相对移动,光栅尺的条纹和读数头的条纹(莫尔条纹)产生明暗信号,由读数头的电路转换成信号输出.

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线伦参柴: 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.例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用

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线伦参柴: 随着加工精度要求的提高,光栅开始广泛应用于数控加工.测量原理:应用的机理是光的衍射,借助相对运动的原理,出现了莫 尔条纹信号后,利用读数头以及后续电路转换相应的信号,读 取信号.如果长度一样的光栅形成很小的夹角,莫...

秦淮区17891584641: 光栅尺结构分类是什么 -
线伦参柴: 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. 透射光栅指的光源与接收装置分别放置在光栅尺的两侧,通过接收光栅尺透过来的衍射光变化来反应位置变化.比较通用的是玻璃光栅.. 反射光栅指的是光源与接收装置安装在光栅尺的同一侧,通过接收光栅尺反射回来的衍射光变化来反应位置变化.比较通用的有钢带光栅和玻璃光栅.装置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.光栅检测装置的关键部分是光栅读数头,它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成.

秦淮区17891584641: 光栅尺什么牌子好? -
线伦参柴: 美国MICROE光栅尺.与同类型光栅尺相比性价比更高,价格低.深圳集大自动化有限公司是美国MICROE在中国华南地区唯一的官方一级代理.

秦淮区17891584641: 对于有光栅尺检测的闭环数控机床,为什么还会有误差的存在呢? -
线伦参柴: 不是这样的,机床精度和好多因素有关.好多原因都会造成机床精度下降.比如,温度、重型切削,撞刀都会导致精度部准,有这些因素的存在,光栅反馈信号时都会有问题

秦淮区17891584641: 试述光栅测量装置的组成及工作原理 -
线伦参柴: 二、光栅测量装置测且原理及其基本结构 1.光栅测量装置的基本结构 德国HEIDENHAIN公司生产的长光栅测量装置基本结构主要包括三大部分:光栅尺(定尺)、扫描头(滑动头入EXE**...

秦淮区17891584641: 光栅有哪些应用? -
线伦参柴: 光栅尺,属光电传感器,多运用在精密机加工和数控机床上,用来精密测量物体的位移,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. 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.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.

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