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東莞市廣聯(lián)自動(dòng)化科技有限公司
主營(yíng)產(chǎn)品： kubler庫(kù)伯勒編碼器，kubler旋轉(zhuǎn)編碼器,，HYDAC壓力傳感器,，EGE傳感器，力士樂(lè)比例閥 |
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2017-11-23 閱讀(206)
| 提 供 商 | 東莞市廣聯(lián)自動(dòng)化科技有限公司 | 資料大小 | 2.9MB |
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德國(guó)海德漢heidenhain公司研發(fā)和生產(chǎn)高質(zhì)量直線光柵尺和角度編碼器、旋轉(zhuǎn)編碼器,、數(shù)顯裝置和數(shù)控系統(tǒng)。HEIDENHAIN公司的產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床,、電子元件的生產(chǎn)和加工設(shè)備、自動(dòng)化機(jī)器系統(tǒng),，尤其是應(yīng)用于半導(dǎo)體和電子制造業(yè)等領(lǐng)域,。
特殊的生產(chǎn)設(shè)施和測(cè)量設(shè)備造就了HEIDENHAIN的高質(zhì)量產(chǎn)品。光刻的主要和次主要生產(chǎn)過(guò)程都是在潔凈室里完成的,，潔凈室里配備了特殊的溫度穩(wěn)定和防振動(dòng)隔離裝置,。仿形機(jī)和其它生產(chǎn)直線和角度刻線用的機(jī)械設(shè)備都是由德國(guó)海德漢heidenhain公司自己研發(fā)和制造的。
德國(guó)海德漢heidenhain公司的高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是經(jīng)過(guò)ISO9001質(zhì)量體系和德國(guó)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)(DKD)針對(duì)長(zhǎng)度和角度的檢查工序認(rèn)證的,。另一方面,，德國(guó)海德漢heidenhain公司長(zhǎng)的產(chǎn)品壽命，可再利用的設(shè)計(jì)理念,，對(duì)于資源的小心仔細(xì)利用和zui有效化使用能源是基于ISO14001標(biāo)準(zhǔn)的,。
海德漢HEIDENHAIN光柵尺，也稱為光柵尺位移傳感器（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,。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(lái)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。
安裝指導(dǎo)
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,、海德漢HEIDENHAIN光柵尺線位移傳感器安裝基面
安裝光柵尺傳感器時(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)加工一件海德漢HEIDENHAIN光柵尺基座,。
基座要求做到：(1)應(yīng)加一根與海德漢HEIDENHAIN光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座（基座長(zhǎng)出光柵尺50mm左右）。(2)該基座通過(guò)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)頭與光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右，讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右,。
2,、海德漢HEIDENHAIN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(guò)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，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),，用玻璃膠粘住光柵尺身，使基尺與主尺固定好,。
3,、海德漢HEIDENHAIN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。zui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,、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,，從而損壞海德漢HEIDENHAIN光柵尺,。另外，用戶在選購(gòu)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左右的光柵尺,，以留有余量。
5,、海德漢HEIDENHAIN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(lái)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(guò)以上工作，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(lái)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,。
使用注意事項(xiàng)
（1）海德漢HEIDENHAIN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%）清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面,，保持玻璃光柵尺面清潔。
（6） 光柵尺傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打,，以免破壞光柵尺,，如光柵尺斷裂，光柵尺傳感器即失效了,。
（7） 不要自行拆開光柵尺傳感器,，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，以而造成光柵尺報(bào)廢,。
（8） 應(yīng)注意防止油污及水污染光柵尺面,，以免破壞光柵尺線條紋分布，引起測(cè)量誤差,。
（9） 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光柵尺表面,，破壞光柵尺質(zhì)量。
工作原理
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)海德漢HEIDENHAIN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” (右圖所示),。嚴(yán)格地說(shuō),，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(guò)一個(gè)柵距,，莫爾條紋移過(guò)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。高分辨率的海德漢HEIDENHAIN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，目前（2006年）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的海德漢HEIDENHAIN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(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較,，就可以等到海德漢HEIDENHAIN光柵尺的移動(dòng)方向,。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以等到海德漢HEIDENHAIN光柵尺的位移和速度,。
