ELAP PM2S-50-5K-M12光柵尺是一款基于光學莫爾條紋原理實現(xiàn)高精度位移測量的傳感器，其工作原理可分為光學成像、信號轉(zhuǎn)換與處理,、位移計算三個核心環(huán)節(jié),。以下結(jié)合其技術(shù)特性進行詳細解析：

一,、光學成像：莫爾條紋的生成與特性

光柵副結(jié)構(gòu)

標尺光柵（主光柵）：鍍膜玻璃材質(zhì),，表面刻有等間距（柵距W=0.02mm）的明暗條紋，固定于機床導(dǎo)軌,。

指示光柵（副光柵）：安裝于讀數(shù)頭內(nèi)，與標尺光柵保持微小夾角θ（通?！?.1°）,，形成莫爾條紋的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)。

莫爾條紋形成

當兩光柵發(fā)生相對位移時,，刻線交叉區(qū)域因光強疊加產(chǎn)生明暗相間的條紋,，其寬度BH=W/θ（例如θ=0.1°時，BH=0.02mm/0.0017≈11.76mm）,。

特性優(yōu)勢：

位移放大：條紋寬度是柵距的數(shù)十倍,，顯著提升測量靈敏度。

誤差平均：條紋由大量柵線共同形成,，可抵消局部刻劃誤差,。

方向辨識：條紋移動方向與光柵相對運動方向垂直，便于判斷位移方向,。

二,、信號轉(zhuǎn)換與處理：從光信號到電信號

光電轉(zhuǎn)換

紅外LED光源：發(fā)射穩(wěn)定紅外光，穿透光柵副后形成莫爾條紋光斑,。

光電元件陣列：4組光電管按90°相位差排列,，接收條紋光強變化并輸出4路正弦波信號（A、B,、/A,、/B）。

信號處理流程

差分放大：消除共模干擾,，提升信噪比,。

濾波整形：將正弦波轉(zhuǎn)換為TTL方波,，確保信號邊沿陡峭。

四倍頻細分：通過相位差計算,，將分辨率提升至柵距的1/4（例如柵距0.02mm時,，分辨率可達0.005mm）。

三,、位移計算：從電信號到數(shù)值輸出

計數(shù)與辨向

A/B相脈沖：A相超前B相90°時,，位移為正向；反之則為反向,。

Z相參考點：每50mm設(shè)置一個零位標記,，用于消除累計誤差。

數(shù)值顯示與輸出

數(shù)顯表接口：支持RS422協(xié)議,，實時顯示位移量（如X=123.456mm）,。

數(shù)控系統(tǒng)集成：通過PLC或CNC控制器，實現(xiàn)刀具補償,、位置閉環(huán)控制等功能,。

四、技術(shù)參數(shù)與性能優(yōu)勢

核心參數(shù)

量程：50mm至5000mm,，覆蓋多數(shù)機床行程需求,。

精度：±0.001mm（50-200mm量程），±0.004mm（500-1000mm量程）,。

分辨率：0.001mm/0.002mm/0.005mm/0.01mm可調(diào),。

響應(yīng)速度：最高90米/分鐘，適應(yīng)高速加工場景,。

環(huán)境適應(yīng)性

防護等級：IP67,，防塵防水設(shè)計。

工作溫度：-10℃至60℃,，適應(yīng)車間環(huán)境,。

抗沖擊/振動：100g沖擊、30g振動下仍可穩(wěn)定工作,。

五,、應(yīng)用場景與價值

數(shù)控機床

用于銑床、磨床的進給軸閉環(huán)控制,，提升加工精度（如模具加工差≤0.005mm）,。

實時補償熱變形誤差，延長機床精度保持周期,。

自動化生產(chǎn)線

監(jiān)控機械臂抓取位置,，確保裝配精度（如汽車零部件公差±0.01mm）。

集成于物流分揀系統(tǒng),，實現(xiàn)貨物精準定位,。

科研實驗

材料力學測試中測量微小形變（如拉伸試驗位移分辨率0.1μm）,。

光學儀器校準，提供基準位移數(shù)據(jù),。