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數控車床光柵的種類結構及工作原理介紹


    在高精度數控機床上,使用光柵作為位置檢測裝置。它是將機械位移或模擬量轉變為數字脈沖,反饋給CNC系統,實現閉環位置控制。光柵種類很多,其中有物理光柵和計量光柵之分。數控機床物理光柵的刻線細而密,柵距(兩刻線間的距離)在0.002—0. 005mm之間,通常用于光譜分析和光波波長的測定。數控機床計量光柵相對來說刻線較粗,柵距在0.004—0. 25mm乏間,通常用于數字檢測系統,用來檢測高精度的直線位移和角位移。數控機床計量光柵是用于數控機床的精密檢測裝置,具有測量精度高、響應速度快、量程寬等特點,是閉環系統中一種用得較多的位置檢測裝置。
    1.數控機床光柵的種類
    根據光線在光柵中是反射還是透射分為透射光柵和反射光柵;透射光柵是在玻璃的表面上制成透明與不透明間隔相等的線紋。反射光柵是在鋼尺或不銹鋼帶的表面上,光整加工成反射光很強的鏡面,用照相腐蝕工藝制作光柵條紋。
    根據光柵形狀可分為直線光柵和圓光柵,直線光柵用于檢測直線位移,圓光柵用于檢測角位移。
2.數控機床光柵的結構與工作原理
    (1)數控機床直線透射光柵的組成
    光柵位置檢測裝置由光派、長光柵(標尺光柵)、短光柵(指示光柵)、光電接收元件等組成。
    光柵裝置由標尺光柵和指示光柵組成,在標尺光柵和指示光柵上都有密度相同的許多刻線,稱為光柵條紋。光柵條紋的密度一般為每毫米25、50.100或250條。通常指示光柵固定在機床的固定部件上,標尺光柵固定在機床的移動部件上t兩者隨數控機床移動部件的移動而相對移動。兩光柵尺相互平行放置,并保持一定的間隙(o. 00~o.imm)重疊在一起.a為柵線寬,^為柵線縫隙寬,d-。+^為光柵的柵距。數控機床由光源、透鏡、光柵尺、光敏元件和一系列信號處理電路組成。信號處理電路一般包括放大、整形、鑒向、倍頻電路等。通常情況下,除標尺光柵與工作龠裝在一起隨其移動外,光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和信號處理電路均裝在一個殼體內,做成一個單獨的部件,固定在機床上,其作用是將光柵莫爾條紋變成電信號。讀數頭由光源,透鏡、指示光柵、光敏元件和驅動線路組成,是一個單獨的部件。
    (2)光數控機床柵的基本測量原理
    對于棚距d相等的指示光柵和標尺光柵,當兩光柵尺沿線紋方向保持一個很小的夾角日、刻劃面相對平行且有一個很小的間隙(一般取0 05mm,0 imm)放置時,在光源的照射下,由于先的衍射或遮光效應,在與兩光柵線紋角目的平分線相垂直的方向上,形成明暗相間的條紋,這種條紋稱“莫爾條紋”。
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