光栅尺的工作原理和种类

光栅尺的工作原理和种类光栅尺的工作原理及常见的类型有哪些?

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,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。
工作原理:
莫尔条纹
以透射光栅为例,当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ,并且两个光栅尺刻面相对平行放置时,在光源的照射下,位于几乎垂直的栅纹上,形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹” (右图所示)。严格地说,莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度,以W表示。
W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 。
莫尔条纹具有以下特征:
(1)莫尔条纹的变化规律
两片光栅相对移过一个栅距,莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用,莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数,变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。
(2)放大作用
在两光栅栅线夹角较小的情况下,莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中,θ的单位为rad,W的单位为mm。由于倾角很小,sinθ很小,则
W=ω /θ
若ω =0.01mm,θ=0.01rad,则上式可得W=1,即光栅放大了100倍。
(3)均化误差作用
莫尔条纹是由若干光栅条纹共用形成,例如每毫米100线的光栅,10mm宽度的莫尔条纹就有1000条线纹,这样栅距之间的相邻误差就被平均化了,消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。
种类:
光栅可以分为闭式光栅和开式光栅。闭式光栅:为了防尘,把光栅及读数头组合并封闭在铝长盒内;开式光栅:光栅及读数头均暴露在空气中。
光栅还可分为绝对光栅和相对光栅。绝对光栅:读数头在光栅的任一位置,其读数均是固定的;相对光栅(增量式光栅):读数头在任一位置的读数并不一定,和所设的零点位置或预置点的读数有关,任一位置的读数皆是从所设点(零点或预置数)按增减脉冲的计数来显示位置。
温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
第1个回答  2020-12-22

光栅尺:利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置

第2个回答  2018-01-18
摩尔条纹,光波干涉原理本回答被提问者采纳
相似回答