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1、1,第三节 光栅传感器,一、光栅的类型和结构,计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副、光敏元件三大部分组成。计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅。,2,尺身,尺身安装孔,反射式扫描头 （与移动部件固定）,扫描头安装孔,可移动电缆,光栅的外形及结构,防尘保护罩的内部为长磁栅,3,扫描头（与移动部件固定）,光栅尺,可移动电缆,光栅的外形及结构（续）,4,反射式光栅,5,透射式光栅,6,透射式圆光栅,固定,7,莫尔条纹的光学放大作用,在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过
2、，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带。,光栅的刻线宽度W,莫尔条纹的宽度L,LW/ ，（为主光栅和指示光栅刻线的夹角，弧度）,8,莫尔条纹演示,9,莫尔条纹光学放大作用举例,有一直线光栅，每毫米刻线数为50，主光栅与指示光栅的夹角 =1.8，则： 分辨力 =栅距W =1mm/50=0.02mm=20m （由于栅距很小，因此无法观察光强的变化） 莫尔条纹的宽度是栅距的32倍： L W/ = 0.02mm/（1.8 *3.14/180 ） = 0.02mm/0.0314 = 0.637mm 由于较大，因此可以用小面积的光电池“观察”莫尔条纹光强的变化。,10,光栅的输出信号
3、（TTL）,余弦信号（超前）,正弦信号,零位信号,11,光栅输出信号（电压正弦波）,细分点,余弦信号,正弦信号,零位信号,12,脉冲细分,细分技术能在不增加光栅刻线数及价格的情况下提高光栅的分辨力。细分前，光栅的分辨力只有一个栅距的大小。采用4细分技术后，计数脉冲的频率提高了4倍，相当于原光栅的分辨力提高了3倍，测量步距是原来的1/4，较大地提高了测量精度。,细分前,细分后,13,光栅细分举例,有一直线光栅，每毫米刻线数为50，细分数为4细分，则： 分辨力 =W /4 =（1mm/50）/4=0.005mm=5m 采用细分技术，在不增加光栅刻线数（成本）的情况下，将分辨力提高了3倍。,14,辨
4、向电路及波形,如果传感器只安装一套光电元件，则在实际应用中，无论光栅作正向移动还是反向移动，光敏元件都产生相同的正弦信号，无法分辨位移的方向。,例：某1024p/r 圆光栅，正转10圈，反转 4 圈，若不采取辨向措施，则计数器将错误地得到14336个脉冲，而正确值为：(104)10246144个脉冲。,15,正向运动产生加法脉冲,正向运动时，与门IC2无“减”计数脉冲输出。,16,为光栅设计的专用数据转接器（光栅计数卡）,内部包含以下电路：放大、整形、细分、辨向、报警、阻抗变换等。,17,为光栅设计的专用信号处理单元 （光栅插补器）,功能同上页,18,光栅在机床上的安装位置（2个自由度）,19,光栅在机床上的安装位置（3个自由度）,数显表,20,光栅在机床上的安装位置 （3个自由度）（续）,21,2自由度光栅数显表,X位移显示,Z（Y）位移显示,22,3自由度光栅数显表,23,光栅数显表（续）,三座标数显表,24,SDS8-3E 光栅数显箱功能:,公制/英制转换绝对/相对转换线性误差补偿正反方向计算归零插值补偿到达目标值停机PCD圆周分孔200组零位记忆电蚀深度目标值显示实时工作位置显示掉电记忆,25,光栅数显表（续）,设定按键,26,安装有直线光栅的数控机床加工实况,防护罩内为直线光栅,光栅扫描头,被加工工件,切削刀具,角编码器安装在夹具的端部,
