HEIDENHAIN光柵尺電子細(xì)分與判向法和安裝指導(dǎo)

更新時(shí)間：2022-12-03 點(diǎn)擊次數(shù)：2045

　　HEIDENHAIN光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱(chēng)量進(jìn)行測(cè)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(tǒng)分辨率

，需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分

，光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法

。當(dāng)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

，隨著光柵的移動(dòng)

，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量

。

　　在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)

，按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。例如

，柵線(xiàn)為50線(xiàn)對(duì)/mm的光柵尺

，其光柵柵距為0.02mm

，若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖，這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度

。由于位移是一個(gè)矢量

，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向

，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)

。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(yùn)放構(gòu)成的差分放大器

。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)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(hào)其相位差為π/2

，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖

，需對(duì)這兩路信號(hào)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(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向

。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)

，可以得到光柵尺的位移和速度

　　HEIDENHAIN光柵尺線(xiàn)位移傳感器的安裝比較靈活，可安裝在機(jī)床的不同部位

。

　　一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)（滑板）上

，隨機(jī)床走刀而動(dòng)，讀數(shù)頭固定在床身上

，盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方

。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向

。如果由于安裝位置限制必須采用讀數(shù)頭朝上的方式安裝時(shí)

，則必須增加輔助密封裝置。另外

，一般情況下

，讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對(duì)機(jī)床靜止部件上，此時(shí)輸出導(dǎo)線(xiàn)不移動(dòng)易固定

，而尺身則應(yīng)安裝在相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件上（如滑板）

。

　　1、HEIDENHAIN光柵尺線(xiàn)位移傳感器安裝基面

　　安裝光柵尺傳感器時(shí)

，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上

，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上。用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的方向平行度

。千分表固定在床身上

，移動(dòng)工作臺(tái)，要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)

。如果不能達(dá)到這個(gè)要求

，則需設(shè)計(jì)加工一件光柵尺基座。

　　基座要求做到：(1)應(yīng)加一根與光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座（基座長(zhǎng)出光柵尺50mm左右）

。(2)該基座通過(guò)銑

、磨工序加工，其平面平行度0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)

。另外

，還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm

。安裝時(shí)，調(diào)整讀數(shù)頭位置

，達(dá)到讀數(shù)頭與光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右

，讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。

、光柵尺線(xiàn)位移傳感器主尺安裝

　　將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上

，但不要上緊，把千分表固定在床身上

，移動(dòng)工作臺(tái)（主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng)）

。用千分表測(cè)量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度，調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置

，使主尺平行度滿(mǎn)足0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)時(shí)

，把M2螺釘上緊。

　　在安裝HEIDENHAIN光柵主尺時(shí)

，應(yīng)注意如下三點(diǎn)：

　　(1) 在裝主尺時(shí)

，如安裝過(guò)1.5M以上的光柵時(shí)，不能象橋梁式只安裝兩端頭

，尚需在整個(gè)主尺尺身中有支撐

。(2)在有基座情況下安裝后，用一個(gè)卡子卡住尺身中點(diǎn)（或幾點(diǎn)）

。(3)不能安裝卡子時(shí)

，用玻璃膠粘住光柵尺身，使基尺與主尺固定

。

、光柵尺線(xiàn)位移傳感器讀數(shù)頭的安裝

　　在安裝讀數(shù)頭時(shí)，首先應(yīng)讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭

，其安裝方法與主尺相似

。后調(diào)整讀數(shù)頭，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度在0.1mm之內(nèi)

，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以?xún)?nèi)

。

　　4、HEIDENHAIN光柵尺線(xiàn)位移傳感器限位裝置

　　光柵線(xiàn)位移傳感器全部安裝完以后

，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置

，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺

。另外

，用戶(hù)在選購(gòu)光柵線(xiàn)位移傳感器時(shí)，應(yīng)盡量選用出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光柵尺

，以留有余量

。

　　5、HEIDENHAIN光柵尺線(xiàn)位移傳感器檢查

　　光柵線(xiàn)位移傳感器安裝完畢后

，可接通數(shù)顯表

，移動(dòng)工作臺(tái)，觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常

。

　　在機(jī)床上選取一個(gè)參考位置

，來(lái)回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同（或回零）

。另外也可使用千分表（或百分表）

，使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至零（或記憶起始數(shù)據(jù)），往返多次后回到初始位置

，觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否一致

。

　　通過(guò)以上工作，光柵尺線(xiàn)位移傳感器的安裝就完成了

。但對(duì)于一般的機(jī)床加工環(huán)境來(lái)講

，鐵屑、切削液及油污較多

。因此

，傳感器應(yīng)附帶加裝護(hù)罩，護(hù)罩的設(shè)計(jì)是按照傳感器的外形截面放大留一定的空間尺寸確定

，護(hù)罩通常采用橡皮密封

，使其具備一定的防水防油能力

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