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光柵尺維修檢測與數據處理

日期:2024-07-18 12:32
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摘要:
     光柵尺,也稱(chēng)為光柵尺位移傳感器(光柵尺傳感器),是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺維修經(jīng)常應用于數控機床的閉環(huán)伺服系統中,可用作直線(xiàn)位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖,具有檢測范圍大,檢測精度高,響應速度快的特點(diǎn)。例如,光柵尺維修在數控機床中常用于對刀具和工件的坐標進(jìn)行檢測,來(lái)觀(guān)察和跟蹤走刀誤差,以起到一個(gè)補償刀具的運動(dòng)誤差的作用。
  電子細分與判向法
     光柵測量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標準尺子對位稱(chēng)量進(jìn)行測量。高分辨率的光柵尺一般造價(jià)較貴,且制造困難。為了提高系統分辨率,需要對莫爾條紋進(jìn)行細分,目前(2006年)光柵尺傳感器系統多采用電子細分方法。當兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí),在與光柵刻線(xiàn)大致垂直的方向上就會(huì )產(chǎn)生莫爾條紋,隨著(zhù)光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對光柵柵距的測量轉換為對莫爾條紋個(gè)數的測量。
     在一個(gè)莫爾條紋寬度內,按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現電子細分與判向功能。例如,柵線(xiàn)為50線(xiàn)對的光柵尺,其光柵柵距為0.02mm,若采用四細分后便可得到分辨率為5μm的計數脈沖,這在工業(yè)普通測控中已達到了很高精度。由于位移是一個(gè)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。為了消除共模干擾、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(gè)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為π/2,為得到判向和計數脈沖,需對這兩路信號進(jìn)行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。然后,通過(guò)對方波的相位進(jìn)行判別比較,就可以等到光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對方波脈沖進(jìn)行計數,可以等到光柵尺的位移和速度。 

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