精密工作臺(tái)的光柵位移測(cè)量和控制系統(tǒng)-展示頁(yè)
2024-08-17 21:31本頁(yè)面
【正文】 on precision and stress char微型柔性機(jī)構(gòu)的多目標(biāo)計(jì)算機(jī)輔助拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報(bào)，2006[10] 趙松年, 李恩光，現(xiàn)代機(jī)械創(chuàng)新產(chǎn)品分析與設(shè)計(jì)[M]，北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2000。2um，最大速度60m／min，測(cè)量長(zhǎng)度達(dá)到3m，載體采用鋼尺和鋼膨脹系數(shù)(10ppm／K)一樣的玻璃。衍射光柵LF系列是閉式光柵尺，其柵距為8um，信號(hào)周期為4um，系統(tǒng)準(zhǔn)確度177。lum，速度為72m／min。lum，速度為30m／min。只有衍射光柵LIP372的柵距是0．512 um，其他柵距均為8um和4um，經(jīng)光學(xué)二倍頻后得到的信號(hào)周期為4um和2um，其分辯力為5nm和50nm，系統(tǒng)準(zhǔn)確度為177。)mm。Heidenhain LF、LIP、LIF系列光柵尺是按干涉原理工作，其光柵尺的載體有鋼板、鋼帶、玻璃和玻璃陶瓷，這些系列產(chǎn)品都是亞微米和納米級(jí)的，其中最小分辨力達(dá)到1納米。單場(chǎng)掃描的干涉測(cè)量原理（圖1）對(duì)于柵距很小的光柵，指示光柵是一個(gè)透明的相位光柵，標(biāo)尺光柵是自身反射的相位光柵，光束是通過雙光柵的衍射，在每一級(jí)的諸光束相互干涉，就形成了莫爾條紋，其中+1和1級(jí)組干涉條紋是基波條紋，基波條紋變化的周期與光柵的柵距是同步對(duì)應(yīng)的。納米級(jí)的光柵測(cè)量是采用衍射光柵，光柵柵距是8um或4um，柵線的寬度與光的波長(zhǎng)很接近，則產(chǎn)生衍射和干涉現(xiàn)象形成莫爾條紋，其測(cè)量原理稱干涉原理。[3] 呂海寶等 基于虛擬儀器技術(shù)的光柵位移測(cè)量系統(tǒng)[J] 儀表與傳感器技術(shù) 當(dāng)今采用的原理和產(chǎn)品 光柵根據(jù)形成莫爾條紋的原理不同分為幾何光柵(幅值光柵)和衍射光柵(相位光柵)，又可根據(jù)光路的不同分為透射光柵和反射光柵。例如，德國(guó)的SIEMENS公司、日本的FUNAC公司等等。L公司等）有一定的差距，主要表現(xiàn)在：制造精度比較低、批量程度差、品種比較單一。[1] 盧國(guó)剛 現(xiàn)代光柵測(cè)試技術(shù) 中國(guó)自動(dòng)化研究所研究員我國(guó)在光柵方面的研究起步較晚，于1960年前后，并在光柵和圓光柵的制造、用方面取得了許多成果。Heidenhain公司總部的年銷售額約為7億歐元(不含Heidenhain跨國(guó)公司所屬的40家企業(yè))?，F(xiàn)在光柵測(cè)量系統(tǒng)已十分完善，應(yīng)用的領(lǐng)域很廣泛，全世界光柵直線傳感器的年產(chǎn)量在60萬(wàn)件左右，其中封閉式光柵尺約占85％ ，開啟式光柵尺約占15％ 。并在光柵一個(gè)參考標(biāo)記(零位)的基礎(chǔ)上增加了距離編碼。1966年制造出了柵距為201um(50線／am)的封閉式直線光柵編碼器。1953年英國(guó)Ferranti公司提出了一個(gè)4相信號(hào)系統(tǒng)，可以在一個(gè)莫爾條紋周期實(shí)現(xiàn)4倍頻細(xì)分，并能鑒別移動(dòng)方向，這就是4倍頻鑒相技術(shù)，是光柵測(cè)量系統(tǒng)的基礎(chǔ)，并一直廣泛應(yīng)用至今。1. 米鳳文 戴旭涵 沈亦兵 楊國(guó)光 浙江大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 計(jì)量光柵技術(shù)的基礎(chǔ)是莫爾條紋(Moire fringes)，1874年由英國(guó)物理學(xué)家L．Rayleigh首先提出這種圖案的工程價(jià)值，直到20世紀(jì)50年代人們才開始利用光柵的莫爾條紋進(jìn)行精密測(cè)量。由于光柵測(cè)量系統(tǒng)的綜合技術(shù)性能優(yōu)于其他4種，而且制造費(fèi)用又比感應(yīng)同步器、磁柵、球柵低，因此光柵發(fā)展得最快，技術(shù)性能最高，市場(chǎng)占有率最高，產(chǎn)業(yè)最大。 精密工作臺(tái)的光柵定位測(cè)量和控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目 錄1國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀…………………………………………......1……………………………………………1…………………………………....22系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)……………………………………..3……………………………………………………3……………………………………43測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)…………………………………………..7……………………………………………………7…………………………………………………7……………………………………………94控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………….13………………………………………...13…………………………………………………...14…………………………………………………...145測(cè)控電路………………………………………………..166展望和總結(jié)……………………………………………..187參考文獻(xiàn)………………………………………………..20 光柵檢測(cè)的歷史從上個(gè)世紀(jì)50年代到70年代柵式測(cè)量系統(tǒng)從感應(yīng)同步器發(fā)展到光柵、磁柵、容柵和球柵，這5種測(cè)量系統(tǒng)都是將一個(gè)柵距周期內(nèi)的絕對(duì)式測(cè)量和周期外的增量式測(cè)量結(jié)合了起來(lái)，測(cè)量單位不是像激光一樣的是光波波長(zhǎng)，而是通用的米制(或英制)標(biāo)尺。它們有各自的優(yōu)勢(shì)，相互補(bǔ)充，在競(jìng)爭(zhēng)中都得到了發(fā)展。光柵在柵式測(cè)量系統(tǒng)中的占有率已超過80%，光柵長(zhǎng)度測(cè)量系統(tǒng)的分辨力已覆蓋微米級(jí)、亞微米級(jí)和納米級(jí)測(cè)量速度從60m／min到480m／min，測(cè)量長(zhǎng)度從1m、3m達(dá)到30m和100m。1950年德Heidenhain首創(chuàng)DIADUR復(fù)制工藝，也就是在玻璃基板上蒸發(fā)鍍鉻的光刻復(fù)制工藝，這才能制造高精度、價(jià)廉的光柵刻度尺，光柵計(jì)量?jī)x器才能為用戶所接受，進(jìn)入商品市場(chǎng)。德國(guó)Heidenhain公司1961年開始開發(fā)光柵尺和圓柵編碼器，并制造出柵距為4um(250線／mm)的光柵尺和10000線／轉(zhuǎn)的圓光柵測(cè)量系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)1微米和1角秒的測(cè)量分辨力。在80年代又推出AU．RODUR工藝，是在鋼基材料上制作高反射率的金屬線紋反射光柵。在1987年又提出一種新的干涉原理，采用衍射光柵實(shí)現(xiàn)納米級(jí)的測(cè)量，并允許較寬松的安裝：1997年推出用于絕對(duì)編碼器的EnDat雙向串行快速連續(xù)接口，使絕對(duì)編碼器和增量編碼器一樣很方便的應(yīng)用于測(cè)量系統(tǒng)。在Heidenhain公司的產(chǎn)品銷售額中大約直線光柵編碼器占40％ ，圓光柵編碼器占30％ ，數(shù)顯、數(shù)控及倍頻器占30％ 。國(guó)外企業(yè)的人均產(chǎn)值在10～15萬(wàn)美元左右，研究開發(fā)人員約占雇員的10％ ，產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)費(fèi)約占銷售額的15％ 。但是，我們與當(dāng)今世界上主要的光柵測(cè)量裝置生產(chǎn)廠家相比（德國(guó)的OPTION、Heidenhain公司、日本的三豐、雙葉、美國(guó)的Bamp。[2] 孫亮 精密工作臺(tái)光柵定位測(cè)量與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 中國(guó)計(jì)量學(xué)院此外,目前發(fā)達(dá)國(guó)家在數(shù)控技術(shù)方面均投人大量的人力物力,研究和開發(fā)了一系列新一代的數(shù)控設(shè)備。雖然我國(guó)數(shù)年來(lái)也不斷對(duì)數(shù)控技術(shù)進(jìn)行發(fā)展，但是出于種種原因，直到今天我國(guó)數(shù)控領(lǐng)域依然處于比較落后的局面，我們必須對(duì)數(shù)控技術(shù)不斷加以研究和探索，整個(gè)現(xiàn)代工業(yè)加工的
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