因?yàn)槲宜驹诘聡?、美國都有自己的公司，專業(yè)從事進(jìn)口貿(mào)易行業(yè),，所以我司的技術(shù)人員為都會(huì)輪流到國外廠家學(xué)習(xí)技術(shù),，以下是我司技術(shù)人員為大家介紹

    英國RENISHAW雷尼紹光柵尺傳感器可用作直線位移或者角位移的檢測(cè)

RENISHAW光柵尺，也稱為RENISHAW光柵尺位移傳感器（RENISHAW光柵尺傳感器）,，是利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置,。RENISHAW光柵尺經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中,，可用作直線位移或者角位移的檢測(cè)。其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖,，具有檢測(cè)范圍大,，檢測(cè)精度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn),。例如,，在數(shù)控機(jī)床中常用于對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，來觀察和跟蹤走刀誤差,，以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用,。RENISHAW光柵尺按照制造方法和光學(xué)原理的不同，分為透射光柵和反射光柵,。

RENISHAW光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。圖1所示的就是RENISHAW光柵尺的結(jié)構(gòu),。

光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,，它由光源、會(huì)聚透鏡,、指示光柵,、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多,，根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭,、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭,、金屬光柵反射式讀數(shù)頭）,。

莫爾條紋

以透射光柵為例，當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ,，并且兩個(gè)RENISHAW光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí),，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上,，形成明暗相間的條紋,。這種條紋稱為“莫爾條紋” (圖2所示)。嚴(yán)格地說,，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直,。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度，以W表示,。

W=ω /2* sin（θ /2）=ω /θ ,。

莫爾條紋具有以下特征：

(1)莫爾條紋的變化規(guī)律

兩片光柵相對(duì)移過一個(gè)柵距，莫爾條紋移過一個(gè)條紋距離,。由于光的衍射與干涉作用,，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù),，變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步。

(2)放大作用

在兩光柵柵線夾角較小的情況下,，莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω,、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中,，θ的單位為rad,，W的單位為mm。由于傾角很小,，sinθ很小,，則

W=ω /θ

若ω =0．01mm，θ=0.01rad,，則上式可得W=1,，即光柵放大了100倍。

(3)均化誤差作用

莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,，例如每毫米100線的光柵,，10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了,，消除了由于柵距不均勻,、斷裂等造成的誤差。

檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理

電子細(xì)分與判向法

光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測(cè)量,。高分辨率的RENISHAW光柵尺一般造價(jià)較貴,，且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率,，需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,，RENISHAW光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí),，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,，隨著光柵的移動(dòng)，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng),。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量,。

在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能,。例如,，柵線為50線對(duì)/mm的RENISHAW光柵尺，其光柵柵距為0.02mm,，若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖,，這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量，即要檢測(cè)其大小,，又要檢測(cè)其方向,，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。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(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)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(hào)其相位差為π/2,，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖，需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,，首先把它們整形為占空比為1：1的方波,。然后，通過對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較,，就可以得到RENISHAW光柵尺的移動(dòng)方向,。通過對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以得到RENISHAW光柵尺的位移和速度,。

RENISHAW光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活,，可安裝在機(jī)床的不同部位。

一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)（滑板）上,，隨機(jī)床走刀而動(dòng)，讀數(shù)頭固定在床身上,，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(shí),，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(duì)機(jī)床靜止部件上，此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定,，而尺身則應(yīng)安裝在相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件上（如滑板）,。

1、RENISHAW光柵尺線位移傳感器安裝基面

安裝RENISHAW光柵尺傳感器時(shí),，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上,，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上,。用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的方向平行度,。千分表固定在床身上，移動(dòng)工作臺(tái)，要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi),。如果不能達(dá)到這個(gè)要求,，則需設(shè)計(jì)加工一件RENISHAW光柵尺基座。

基座要求做到：(1)應(yīng)加一根與RENISHAW光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座（最好基座長(zhǎng)出RENISHAW光柵尺50mm左右）,。(2)該基座通過銑,、磨工序加工，保證其平面平行度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(shí),，調(diào)整讀數(shù)頭位置，達(dá)到讀數(shù)頭與RENISHAW光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右,，讀數(shù)頭與RENISHAW光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右,。

2、RENISHAW光柵尺線位移傳感器主尺安裝

將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上,，但不要上緊,，把千分表固定在床身上，移動(dòng)工作臺(tái)（主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng)）,。用千分表測(cè)量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度,，調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí),，把M2螺釘上緊,。

在安裝光柵主尺時(shí)，應(yīng)注意如下三點(diǎn)：

(1) 在裝主尺時(shí),，如安裝超過1.5M以上的光柵時(shí),，不能象橋梁式只安裝兩端頭，尚需在整個(gè)主尺尺身中有支撐,。(2)在有基座情況下安裝好后,，最好用一個(gè)卡子卡住尺身中點(diǎn)（或幾點(diǎn)）。(3)不能安裝卡子時(shí),，最好用玻璃膠粘住RENISHAW光柵尺身,，使基尺與主尺固定好。

3,、RENISHAW光柵尺線位移傳感器讀數(shù)頭的安裝

在安裝讀數(shù)頭時(shí),，首先應(yīng)保證讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭,，其安裝方法與主尺相似,。最后調(diào)整讀數(shù)頭,，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi),。

4,、RENISHAW光柵尺線位移傳感器限位裝置

光柵線位移傳感器全部安裝完以后，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置,，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端,，從而損壞RENISHAW光柵尺。另外,，用戶在選購光柵線位移傳感器時(shí),，應(yīng)盡量選用超出機(jī)床加工尺寸100mm左右的RENISHAW光柵尺，以留有余量,。

5,、RENISHAW光柵尺線位移傳感器檢查

光柵線位移傳感器安裝完畢后，可接通數(shù)顯表,，移動(dòng)工作臺(tái),，觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常。

在機(jī)床上選取一個(gè)參考位置,，來回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置,。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同（或回零）。另外也可使用千分表（或百分表）,，使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至零（或記憶起始數(shù)據(jù)）,，往返多次后回到初始位置，觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否一致,。

通過以上工作,，RENISHAW光柵尺線位移傳感器的安裝就完成了。但對(duì)于一般的機(jī)床加工環(huán)境來講,，鐵屑、切削液及油污較多,。因此,，傳感器應(yīng)附帶加裝護(hù)罩，護(hù)罩的設(shè)計(jì)是按照傳感器的外形截面放大留一定的空間尺寸確定,，護(hù)罩通常采用橡皮密封,，使其具備一定的防水防油能力 [2] 。

使用注意事項(xiàng)編輯 播報(bào)

（1）RENISHAW光柵尺傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行,。

（2）盡可能外加保護(hù)罩,，并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴(yán)格防止任何異物進(jìn)入RENISHAW光柵尺傳感器殼體內(nèi)部,。

（3）定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動(dòng),。

（4）為延長(zhǎng)防塵密封條的壽命，可在密封條上均勻涂上一薄層硅油，注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上,。

（5） 為保證RENISHAW光柵尺傳感器使用的可靠性,，可每隔一定時(shí)間用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭RENISHAW光柵尺面及指示光柵面，保持玻璃RENISHAW光柵尺面清潔,。

（6） RENISHAW光柵尺傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打,，以免破壞RENISHAW光柵尺，如RENISHAW光柵尺斷裂,，RENISHAW光柵尺傳感器即失效了,。

（7） 不要自行拆開RENISHAW光柵尺傳感器，更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距,，否則一方面可能破壞RENISHAW光柵尺傳感器的精度,；另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對(duì)摩擦，損壞鉻層也就損壞了柵線,，以而造成RENISHAW光柵尺報(bào)廢,。

（8） 應(yīng)注意防止油污及水污染RENISHAW光柵尺面，以免破壞RENISHAW光柵尺線條紋分布,，引起測(cè)量誤差,。

（9） RENISHAW光柵尺傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及RENISHAW光柵尺表面,，破壞RENISHAW光柵尺質(zhì)量,。

合理選取RENISHAW光柵尺，正確使用使其物盡其能,；也有互相矛盾的一面,，安裝位置既要盡可能靠近驅(qū)動(dòng)軸線，又要盡量遠(yuǎn)離機(jī)床的發(fā)熱源(如絲杠副),，這就要看機(jī)床設(shè)計(jì)師,，怎樣兼顧折衷考慮各方面因素，綜合考慮RENISHAW光柵尺選型,、設(shè)計(jì),、安裝、捌試等因素,，得到比較合理的性價(jià)比,，勢(shì)必取得比較好的控制檢測(cè)效果。?通過以上幾個(gè)步驟的調(diào)試,，一臺(tái)數(shù)控機(jī)床一般都能獲得很好的位置精度(定位精度,、重復(fù)定位精度)，達(dá)到機(jī)床設(shè)計(jì)要求,，能很容易滿足用戶的需求,，對(duì)數(shù)控機(jī)床的制造廠家和使用用戶有著非凡的現(xiàn)實(shí)意義,。