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FAGOR光柵尺 之 增量式直線光柵尺
閱讀：2565 發(fā)布時(shí)間：2013-2-27
FAGOR光柵尺 之 增量式直線光柵尺
標(biāo)簽:數(shù)控系統(tǒng)光柵尺機(jī)床驅(qū)動(dòng)器CNC
原文地址：FAGOR光柵尺 之增量式直線光柵尺作者：FAGOR_CNC
使用直線光柵尺可以不需任何機(jī)械傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)換而直接檢測(cè)運(yùn)動(dòng)軸的位移信息。由于直線光柵尺和機(jī)床軸的運(yùn)動(dòng)一致,，可直接將當(dāng)前的位移信息傳輸給控制系統(tǒng),，從而避免了機(jī)械傳動(dòng)產(chǎn)生的誤差。常見的誤差如：機(jī)床熱膨脹變形,、絲桿螺距誤差等,。機(jī)床使用了直線光柵尺后,，可將這些誤差zui小化,。
直線光柵尺尺身采用封閉式結(jié)構(gòu),，由堅(jiān)固的鋁合金殼體構(gòu)成，用于保護(hù)內(nèi)部的刻線玻璃或鋼帶以及光電轉(zhuǎn)換裝置,。橡膠密封條的作用是防止碎屑,、液體及灰粒等從讀數(shù)頭尺身連接處進(jìn)入，同時(shí)又要使讀數(shù)頭移動(dòng)中的摩擦力zui小,，以保證被傳送的位移信息準(zhǔn)確可靠,。直線光柵尺尺身兩端預(yù)留了進(jìn)氣孔,，通常的密封防護(hù)滿足IP53標(biāo)準(zhǔn)，如果通入壓縮空氣可將密封防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提高
到IP64,。
增量式直線光柵尺由于使用環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)的不同可分成兩大類型：一類是用于數(shù)控機(jī)床的增量式直線光柵尺,，另一類是用于普通機(jī)床的增量式直線光柵尺。這兩種類型的直線光柵尺有三種不同的回零方式：一是增量回零方式,，二是距離編碼回零方式,，三是可選擇參考點(diǎn)回零方式,。
用于數(shù)控機(jī)床的增量式直線光柵尺
FAGOR自動(dòng)化公司為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高性能直線光柵尺是專門為在高速,、高振動(dòng)條件下要求高精度、高穩(wěn)定性的用戶準(zhǔn)備的,，可廣泛應(yīng)用于各種類型的數(shù)控機(jī)床,，例如：數(shù)控銑床、加工中心,、鏜銑床,、車床、磨床,、龍門機(jī)床及機(jī)床等,，該系列直線光柵尺代表
了FAGOR自動(dòng)化公司在該領(lǐng)域的*水平。
用于普通機(jī)床的增量式直線光柵尺
FAGOR自動(dòng)化公司為普通機(jī)床設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高性價(jià)比直線光柵尺是專門為那些速度低于60m/min,、振動(dòng)低于3g,，同時(shí)又要求質(zhì)量穩(wěn)定、性價(jià)比高的用戶準(zhǔn)備的,，可廣泛應(yīng)用于各種類型的普通機(jī)床,，例如：銑床、車床,、鏜銑床,、磨床等。
信號(hào)生成原理
增量式直線光柵尺成像掃描原理是采用透射或反射的光學(xué)原理生成信號(hào),。讀數(shù)頭一端上的紅外光源發(fā)出紅外光束通過柵距相同的光柵尺和掃
描光柵,，當(dāng)光柵尺和掃描光柵彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生光的正弦波信號(hào),，該信號(hào)經(jīng)讀數(shù)頭另一端的光電二極管接收后轉(zhuǎn)換成為
原始的電流正弦波信號(hào),，經(jīng)后置電路處理轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)常用的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。
FAGOR自動(dòng)化公司生產(chǎn)的增量式直線光柵尺采用了帶有的光電設(shè)計(jì),，使光電轉(zhuǎn)換信號(hào)穩(wěn)定,、、抗*力強(qiáng),。
在照相平板印刷制造過程中,，采用了世界上先進(jìn)的母版光柵,、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制措施，從而確保了高質(zhì)量的輸出信號(hào),。
FAGOR自動(dòng)化公司生產(chǎn)的直線光柵尺均采用了避免干擾諧波的技術(shù)措施,，以獲得穩(wěn)定可靠的插補(bǔ)信號(hào)。
采用刻線玻璃材料的直線光柵尺紅外光束被光電二極管接收前,，先透射通過相互運(yùn)動(dòng)的光柵尺和掃描光柵,，從而產(chǎn)生光的正弦波信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)光電二極管接收后轉(zhuǎn)換成原始的電流正弦波信號(hào),，該信號(hào)的周期與光柵尺柵距相同,。
采用刻線鋼帶材料的直線光柵尺
成像掃描原理是采用反射光束通過掃描光柵生成信號(hào)，讀數(shù)系統(tǒng)由LED組成作為刻線鋼帶的光源,，柵網(wǎng)成像裝置和信號(hào)檢測(cè)器件采用FAGOR自動(dòng)化公司技術(shù)設(shè)計(jì),，確保了信號(hào)的精度和可靠性。
參考點(diǎn)Io
參考點(diǎn)Io是當(dāng)讀數(shù)頭通過特定的刻線時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)脈沖信號(hào),，該脈沖信號(hào)用于重新恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)系,，特別是用于預(yù)防數(shù)控系統(tǒng)（CNC）或數(shù)顯表（DRO）突然斷電后，運(yùn)動(dòng)軸移動(dòng)而產(chǎn)生的誤差,。FAGOR增量式直線光柵尺有三種尋參考點(diǎn)方式,，可供選擇如下：
• 增量式參考點(diǎn)信號(hào)Io
每移動(dòng)50mm有一個(gè)參考點(diǎn)信號(hào)Io。該參考點(diǎn)信號(hào)Io與檢測(cè)位置移動(dòng)的反饋信號(hào)同步,，目的是保證可靠的重復(fù)精度,。
• 距離編碼式參考點(diǎn)信號(hào)Io
依據(jù)一種數(shù)學(xué)計(jì)算法，每一個(gè)距離編碼參考點(diǎn)與下一個(gè)參考點(diǎn)的距離是不同的,，當(dāng)沿軸方向移動(dòng)通過兩個(gè)連續(xù)的參考點(diǎn)時(shí),，
就可以計(jì)算確定出該軸的實(shí)際坐標(biāo)值。采用這種方法,，只要移動(dòng)很短的距離就可知道機(jī)床參考點(diǎn)位置,，從而大大節(jié)省了尋找機(jī)床參考點(diǎn)的時(shí)間。
• 可選擇式參考點(diǎn)信號(hào)Io
在該類光柵尺的尺身內(nèi)部插入一根紅色帶有多個(gè)孔的塑料框架,，小磁塊可嵌入塑料方孔的不同位置,，讀數(shù)頭內(nèi)有磁選通開關(guān)，通過改變磁塊的嵌入位置,，選擇其中的一個(gè)或幾個(gè)參考點(diǎn),。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可省略掉機(jī)床回零操作時(shí)安裝在外部的回零減速開關(guān)。
信號(hào)輸出特性:
信號(hào)檢測(cè)采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)：
直線光柵尺：玻璃材質(zhì)上的刻線柵距為20μm,；不銹鋼帶材質(zhì)上的刻線柵距：L系列為40μm,，F(xiàn)系列為100 μm。
直線光柵尺上的信號(hào)處理系統(tǒng)將采集到的原始光電信號(hào)經(jīng)后續(xù)電路處理后，轉(zhuǎn)換成常用的方波信號(hào)（TTL）或正弦波信號(hào)（1Vpp）,。
• 發(fā)光源：IRED 紅外發(fā)光器
• 接收器：硅光電二級(jí)管
差動(dòng)方波信號(hào):
信號(hào)符合EIA標(biāo)準(zhǔn)的RS-442差分線路驅(qū)動(dòng)器,，特點(diǎn)是在輸出電路的終端接有120Ω電阻。由于采用了差動(dòng)信號(hào),、雙絞線等完善的屏蔽措施,，使得該信號(hào)抵抗周圍電磁場(chǎng)干擾的能力大大提高。
根據(jù)選擇產(chǎn)品類型的不同,，電子細(xì)分電路可以在原始的刻線周期上應(yīng)用不同的插補(bǔ)因子,，從而得到不同的信號(hào)周期。通常的插補(bǔ)因子可以是：×1,、×5,、×10、×25,、×50,。
增量信號(hào)為兩路相位角差90度的A,、B信號(hào),，直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器上的參考點(diǎn)刻線產(chǎn)生Io信號(hào)，用于確定機(jī)床上的機(jī)床參考點(diǎn),。/AL信號(hào)是一個(gè)非差動(dòng)信號(hào),，用于指出直線光柵尺內(nèi)部信號(hào)出現(xiàn)錯(cuò)誤。
接線指導(dǎo)
推薦使用該線路圖接收A,、B,、Io信號(hào)。
由于報(bào)警信號(hào)沒有差動(dòng)方式,，1.4V的標(biāo)準(zhǔn)電壓必須接到差分接收器上,。
如果控制系統(tǒng)不使用SENSE信號(hào)，建議將該信號(hào)線并接到相應(yīng)的電源信號(hào)上,，以減小直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間電纜連接的電阻,。
電壓與電纜之間的匹配
采用TTL方波信號(hào)的直線光柵尺必須提供5V ±5%的電源電壓，下面出示的簡(jiǎn)單公式表明：zui大電纜長(zhǎng)度依賴于電纜橫截面積的大小,。
正弦波差動(dòng)信號(hào):
電壓幅值為1Vpp的正弦波差動(dòng)信號(hào),，其幅值的中心線為Vcc/2之處。特點(diǎn)是在輸出電路的終端接有120Ω電阻,。由于采用了差動(dòng)信號(hào)和雙絞線的完善屏蔽措施,，該信號(hào)抵抗周圍電磁場(chǎng)干擾的能力大大提高。
幅值為1Vpp的正弦波信號(hào)包含A,、B兩路相位角差為90度的信號(hào),，該信號(hào)是在輸出電路的終端電阻為120Ω的條件下得到的。
在應(yīng)用時(shí)必須考慮信號(hào)頻率與電纜長(zhǎng)度對(duì)信號(hào)幅值的影響。
直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器上的參考點(diǎn)刻線產(chǎn)生Io信號(hào),，用于確定機(jī)床上的機(jī)床參考點(diǎn),。Io信號(hào)可以是單獨(dú)的，也可以像距離編碼是多重的,。與Io信號(hào)相對(duì)稱的/Io信號(hào)是在輸出電路的終端電阻為120Ω的條件下得到的,，幅值通常為0.5V。
接線指導(dǎo)
推薦使用該線路圖接收A,、B,、Io 信號(hào)。
如果控制系統(tǒng)不使用SENSE信號(hào),，建議將該信號(hào)線并接到相應(yīng)的電源信號(hào)上,，以減小直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間電纜連接的電阻。
電壓與電纜之間的匹配采用1Vpp正弦波信號(hào)的直線光柵尺必須提供5V ±10%的電源電壓,，下面出示的簡(jiǎn)單公式表明：zui大電纜長(zhǎng)度依賴于電纜橫截面積的大小,。
1 Vpp 信號(hào)幅值的衰減取決于電纜的橫截面積除了信號(hào)頻率的大小會(huì)影響信號(hào)幅值的衰減外，連接直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間的電纜線的橫截面積大小也會(huì)造成信號(hào)幅值的衰減,。