數(shù)控技術(shù)檢測(cè)2第五章(已修改)
2025-06-06 21:07 本頁面
【正文】 光柵位置檢測(cè)裝置 光柵檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu) 光源透鏡標(biāo)尺光柵Gs指示光柵Gi光電元件驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行部件帶著 標(biāo)尺光柵 相對(duì) 指示光柵 移動(dòng)，通過讀數(shù)頭的 光電轉(zhuǎn)換 ，發(fā)送出與位移量對(duì)應(yīng)的 數(shù)字脈沖信號(hào)，用作 位置反饋 信號(hào)或 位置顯示 信號(hào) 返回 下一頁 上一頁 光柵檢測(cè)裝置的結(jié)構(gòu) 透射光柵 光柵 分為 物理光柵和計(jì)量光柵 。 物理光柵： 刻線細(xì)而密， 柵距 (兩刻線間的距離 ) 在 ～ ，用于光譜分析和光波波 長(zhǎng)的測(cè)定。 計(jì)量光柵 ：刻線較粗，柵距在 ～ 間，用于數(shù)字檢測(cè)系統(tǒng)，用來檢測(cè)高精度直線位 移和角位移，是 數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用較多的一種檢測(cè) 裝置 。 下面介紹計(jì)量光柵。 光柵種類 ?玻璃透射光柵 ? 制作方法： 在玻璃表而上制成透明與不透明間 ? 隔相等的線紋。 ? 制造工藝： 在玻璃表面感光材料的涂層上或金屬鍍膜上刻成光柵線紋，也可刻蠟、腐蝕、涂黑工藝的。 ? 特 點(diǎn)： ? 1） 光源可以采用 垂直入射 ，光電元件可直接接受光信號(hào)，信號(hào)幅度大，讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 ?2） 刻線密度較大，常用 100條線／ mm，柵距，經(jīng)過電路細(xì)分，可做到微米級(jí)的分辨率。 金屬反射光柵 ? 制作方法： 在鋼尺或不銹鋼帶的鏡面上用照相腐蝕工藝制作，或用鉆石刀直接刻劃制作光柵線紋。常用的刻線密度為： 2 50條／ mm。 ? 特 點(diǎn)： ? 1）標(biāo)尺光柵的線膨脹系數(shù)可做到與機(jī)床材料一致。 ? 2）標(biāo)尺光柵的安裝和調(diào)整方便。 ? 3）易于接長(zhǎng)或制成整根的鋼帶長(zhǎng)光柵。 ? 4）不易碰碎。 ? 5）分辨率比透射光柵低。 ? 透射直線式光柵原理圖 ? (a) 結(jié)構(gòu)圖 (b)輸出波形 ? 1燈泡 2透鏡 3指示光柵 4標(biāo)尺光柵 5光電元件 6讀數(shù)頭 若標(biāo)尺光柵和指示光柵的柵距相等，指示光柵在其自身平面內(nèi)相對(duì)于標(biāo)尺光柵傾斜一個(gè)很小的角度 θ，兩塊光柵的刻線就會(huì)相交。當(dāng)燈光通過聚光鏡呈平行光線垂直照射在標(biāo)尺光柵上，在兩塊光柵線相交的鈍角平分線上，出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗短條紋， 稱之為橫向莫爾條紋。 原因 ：擋光積分效應(yīng) 原理 ：由于兩光柵間有一個(gè)微小的傾斜角，使其線紋相互交叉，在交叉近旁墨線重疊，減少了擋光面積，擋光效應(yīng)弱，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)亮帶，光強(qiáng)最大。相反，離交叉點(diǎn)遠(yuǎn)的地方，兩光柵不透明墨線重疊部分減少，擋光面積增大，擋光效應(yīng)增強(qiáng)，由光源發(fā)出的光幾乎全被擋住而出現(xiàn)暗帶，光強(qiáng)為 0，這就形成了粗光柵的橫向莫爾條紋節(jié)距 W。 莫爾條紋 ω 返回 下一頁 上一頁 摩爾條紋 標(biāo)尺光柵 指示光柵 光柵節(jié)距 摩爾條紋節(jié)距 作用： 放大作用 誤差均化作用 測(cè)量位移 θ 光柵傾角 ? W、 ω、 θ之間的關(guān)系 ω ωθθ/2指示光柵標(biāo)尺光柵BACW/2橫向莫爾條紋的參數(shù)BC=ABsin(θ/2) 其中 BC=ω/2 ， AB=W/2 ， 因此 W=ω/sin(θ/2) 由于 θ很小 ， θ單位為 rad時(shí)， Sin(θ/2) ≈ θ 故 W ≈ ω/ θ ω 光柵 節(jié)距
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