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海德漢HEIDENHAIN光柵尺的工作原理
最近更新時間：2022-10-12
提 供 商：上海圓馨能源科技有限公司資料大小：105.4KB
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概念
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,。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖,，具有檢測范圍大，檢測精度高,，響應(yīng)速度快的特點(diǎn),。例如，在數(shù)控機(jī)床中常用于對刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測,，來觀察和跟蹤走刀誤差,，以起到一個補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動誤差的作用。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,。
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小角度θ，并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時,，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，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。
莫爾條紋
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
兩片光柵相對移過一個柵距,，莫爾條紋移過一個條紋距離。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。