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光柵尺維修檢測與數據處理

日期:2019-06-19 03:37
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摘要:
     光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺维修经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。例如,光栅尺维修在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。
  电子细分与判向法
     光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。高分辨率的光栅尺一般造价较贵,且制造困难。为了提高系统分辨率,需要对莫尔条纹进行细分,目前(2006年)光栅尺传感器系统多采用电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时,在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹,随着光栅的移动,莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量。
     在一个莫尔条纹宽度内,按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与判向功能。例如,栅线为50线对的光柵尺,其光柵柵距爲0.02mm,若采用四細分後便可得到分辨率爲5μm的計數脈沖,這在工業普通測控中已達到了很高精度。由于位移是一個矢量,即要檢測其大小,又要檢測其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號。爲了消除共模幹擾、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運放構成的差分放大器。由4個光敏器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端,從差分放大器輸出的兩路信號其相位差爲π/2,爲得到判向和計數脈沖,需對這兩路信號進行整形,首先把它們整形爲占空比爲1:1的方波。然後,通過對方波的相位進行判別比較,就可以等到光柵尺的移動方向。通過對方波脈沖進行計數,可以等到光柵尺的位移和速度。 

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