• 光栅尺的事情道理及安装体式格局
    消息种别:丈量仪器常识问答新闻来源:建立工夫:2017-03-13 21:04:18

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光栅尺事情道理

常见光栅的事情道理都是凭据物理上莫尔条纹的构成道理停止事情的。图4-9是其事情原理图。当使指导光栅上的线纹取标尺光栅上的线纹成一角度 去安排两光栅尺时,必然会形成两光栅尺上的线纹相互交织。正在光源的照耀下,交叉点近旁的小区域内因为玄色线纹堆叠,因此遮光面积最小,挡光效应最弱,光的积累感化使得这个地区泛起明带。相反,距交叉点较近的地区,果两光栅尺不透明的玄色线纹的堆叠局部变得愈来愈少,不透明地区面积逐步变大,即遮光面积逐步变大,使得挡光效应变强,只要较少的光芒能经由过程这个地区透过光栅,使这个地区泛起暗带。这些取光栅线纹险些垂直,相间泛起的明、暗带就是莫尔条纹。莫尔条纹具有以下性子:

(1) 当用平行光束照耀光栅时,透过莫尔条纹的光强度散布近似于余弦函数。

(2) 若用W示意莫尔条纹的宽度,d示意光栅的栅距,θ示意两光栅尺线纹的夹角,则它们之间的多少干系为W=d/sin当 角很小时,上式可近似写W=d/θ

若与d=0.01mm,θ=0.01rad,则由上式可得W=1mm。那阐明,无需庞大的光学系统和电子系统,应用光的干涉现象,便能把光栅的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。这类放大感化是光栅的一个主要特性。

(3) 因为莫尔条纹是由多少条光栅线纹配合过问构成的,以是莫尔条纹对光栅个体线纹之间的栅距偏差具有均匀效应,能消弭光栅栅距不均匀所形成的影响。

(4) 莫尔条纹的移动取两光栅尺之间的相对移动相对应。两光栅尺相对移动一个栅距d,莫尔条纹便响应移动一个莫尔条纹宽度W,其偏向取两光栅尺相对移动的偏向垂直,且当两光栅尺相对移动的偏向改动时,莫尔条纹移动的偏向也随之改动。

凭据上述莫尔条纹的特性,如果我们正在莫尔条纹移动的方向上开4个视察窗口A,B,C,D,且使那4个窗口两两相距1/4莫尔条纹宽度,即W/4。由上述议论可知,当两光栅尺相对移动时,莫尔条纹随之移动,从4个视察窗口A,B,C,D能够获得4个正在相位上顺次超前或滞后(取决于两光栅尺相对移动的偏向)1/4周期(即π/2)的近似于余弦函数的光强度转变历程,用 示意,见图4-9(c)。若接纳光敏元件去检测,光敏元件把透过视察窗口的光强度转变 转换成响应的电压旌旗灯号,设为 。凭据那4个电压旌旗灯号,能够检测出光栅尺的相对移动。

1.位移大小的检测

因为莫尔条纹的移动取两光栅尺之间的相对移动是相对应的,故经由过程检测 那4个电压旌旗灯号的转变状况,便可响应天检测出两光栅尺之间的相对移动。 每转变一个周期,即莫尔条纹每转变一个周期,注解两光栅尺相对移动了一个栅距的间隔;若两光栅尺之间的相对移动不到一个栅距,果 是余弦函数,故凭据 之值也能够计算出其相对移动的间隔。

2. 位移偏向的检测

正在图4-9(a)中,若标尺光栅流动不动,指导光栅沿正方背移动,这时候,莫尔条纹响应天沿向下的偏向移动,透过视察窗口A和B,光敏元件检测到的光强度转变历程 和及输出的响应的电压旌旗灯号和如图4-10(a)所示,在这种情况下,滞后的相位为/2;反之,若标尺光栅流动不动,指导光栅沿背偏向移动,这时候,莫尔条纹则响应天沿向上的偏向移动,透过视察窗口A和B,光敏元件检测到的光强度转变历程和 及输出的响应的电压旌旗灯号和如图4-10(b)所示,在这种情况下,超前的相位为/2。因而,凭据和两旌旗灯号互相间的超前和滞后干系,便可肯定出两光栅尺之间的相对移动偏向。

事情道理:

直线光栅尺和扭转编码器均根据相对活动的道理去产生光旌旗灯号,这些旌旗灯号经由光电器件的转换处置惩罚后,用来检测机器装配的位移。FAGOR公司反应产物接纳两种差别的质料去发生反应旌旗灯号:

1.刻线玻璃尺(直线光栅尺 有用丈量长度3米以下运用)刻线玻璃盘片(扭转编码器)

2.刻线钢带尺(直线光栅尺 有用丈量长度3米以上运用)

丈量历程:

FAGOR公司反应产物供应的输出旌旗灯号是由光源经由过程刻在直线尺或盘片的栅格线后,再经光电转换装配的处置惩罚发生的。读数装配由光源、刻线玻璃取栅格窗、和光电二极管吸收装配构成。FAGOR公司反应产物接纳红外发光二极管(IRED)作为光源,这类光源具有平安、寿命少的特性。

1.刻线玻璃反应体系

红外线光束被光电二极管吸收前,先经由过程有刻线轨迹的板取栅格窗,有刻线轨迹的板取栅格窗,有刻线轨迹的板取栅格窗间的相对活动回发生正弦波情势的光波,这类光波经光电二极管吸收后,会转换成最初始的电流正弦波旌旗灯号,这些电信号的周期取栅距是一样的。

2.刻线钢带反应体系

事情道理是让光以反射体式格局经由过程网状栅格,读数体系由一个LED构成作为刻线钢带的光源(衍射光)。网状成像装配和旌旗灯号光检测元件接纳FAGOR事情最新专利技术设计,该装配能使成像正在雷同平面,从而大大进步了旌旗灯号的精度和可靠性。

3.扭转和角度编码器

FAGOR公司扭转和角度编码器,接纳衍射光经由过程刻线玻璃光栅盘片,再经由光电转换发生电信号。栅距有每转多少线决意



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