产品的工作原理:
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 。[1] 莫尔条纹具有以下特征: 莫尔条纹的规律 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。 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。 检测与数据处理电子细分与判向法 光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。高分辨率的光栅尺一般造价较贵,且制造困难。为了提高系统分辨率,需要对莫尔条纹进行细分,目前(2006年)光栅尺传感器系统多采用电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时,在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹,随着光栅的移动,莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量。 在一个莫尔条纹宽度内,按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与判向功能。例如,栅线为50线对/mm的光栅尺,其光栅栅距为0.02mm,若采用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲,这在工业普通测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量,即要检测其大小,又要检测其方向,因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波,通常采用由低漂移运放构成的差分放大器。由4个光敏器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端,从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2,为得到判向和计数脉冲,需对这两路信号进行整形,首先把它们整形为占空比为1:1的方波。然后,通过对方波的相位进行判别比较,就可以等到光栅尺的移动方向。通过对方波脉冲进行计数,可以等到光栅尺的位移和速度。 维修注意事项:
1)光栅尺传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。 (2)尽可能外加保护罩,并及时清理溅落在尺上的切屑和油液,严格防止任何异物进入光栅尺传感器壳体内部。 (3)定期检查各安装联接螺钉是否松动。 (4)为延长防尘密封条的寿命,可在密封条上均匀涂上一薄层硅油,注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。 (5) 为保证光栅尺传感器使用的可靠性,可每隔一定时间用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面,保持玻璃光栅尺面清洁。 (6) 光栅尺传感器严禁剧烈震动及摔打,以免破坏光栅尺,如光栅尺断裂,光栅尺传感器即失效了。 (7) 不要自行拆开光栅尺传感器,更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距,否则一方面可能破坏光栅尺传感器的精度;另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦,损坏铬层也就损坏了栅线,以而造成光栅尺报废。 (8) 应注意防止油污及水污染光栅尺面,以免破坏光栅尺线条纹分布,引起测量误差。 (9) 光栅尺传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作,以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面,破坏光栅尺质量。 产品的用途:公司生产的用于数控机的直线光栅尺几乎可以适用任何应用。光栅尺是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的Z佳选择,例如铣床、加工ZX、镗床、车床、和磨床。直线光栅尺动态性能好,运动速度可靠性高,沿测量方向的运动加速度大,这些特性使它不仅能足常规动态性能要求,也能满足直接驱动设备的高动态性能要求。 | 产品特点 | ● 运行速度:每分钟60米以上 ● 长距离传输:100米以上,中间不需增加任何界面 ● 滑动部采用五只轴承,优异的重复定位性 ● 信号线采用多层隔离线网及金属软外壳保护,防水及抗干扰性优良 ● 尺身采用铝合金型材,经阳极处理,尺头部分用合金压铸,镀硬铬,耐腐蚀 ● 防尘片采用特种塑胶,耐刮伤,耐腐蚀,磨擦阻力小 ● 部件个体化,安装、保养、维护简易,防水、防尘性良好,使用寿命长 ● 传感器采用玻璃精密计量光栅作为测量基准器 | 技术规格参数 | 品名 | 产品精度 | 输出信号 | 生产长度 | 分辩率 | 光栅栅距 | R1 | 工作速度 | WTB05(厚尺) | ±(3+3LO/1000)μm 或更高精度 | 2路TTL方波0°和90°; 另可提供4路TTL方波0°、90°、180°、270° | 50~1000 | 0.0005 | 0.02mm | 50mm | 30米/分 | WTB1(厚尺) | 50~3000 | 0.001 | 0.02mm | 50mm | 60米/分 | WTB5(厚尺) | 50~3000 | 0.005 | 0.02mm | 50mm | 90米/分 | | | 其他资料 | 相偏移差90°± 15° 工作温度:0℃~40℃ 存储温度:-20℃~50℃ | WTB | 公称长度 L0=1000~3000mm时,每100mm为一档 | 500mm~900mmZ大行程: 公称尺寸+30mm, 信号线长度:3.5m | 900mm以上Z大行程: 公称尺寸+50mm, 信号线长度:5m |
| 安装尺寸图 | | L0—有效量程 | 50~3000 50毫米一档 | L1—Z大量程 | L1=L0+50(行程>900) L1=L0+30(行程≤900) | L2----主尺安装尺寸 | L2=L0+156(行程>900) L2=L0+136(行程≤900) | L3----尺身Z大尺寸 | L3=L0+174(行程>900) L3=L0+154(行程≤900) | D----读数头侧面安装孔距 | 60±0.1 | E----读数头Z大尺寸 | 90 | F----读数头顶部安装孔距 | 60±0.1 | G----尺身厚度尺寸 | 29 | H----尺身Z大高度 | 66.8 | I----读数头厚度 | 29±0.1 | J----主尺到读数头距离尺寸 | 27.3 | K----主尺安装孔距 | 15 | M----主尺安装孔距 | 23.5 | N----读数头与主尺间隙 | 1.3±0.3 | P----读数头安装螺孔尺寸 | 2-M5-6H | Q----底部安装螺孔尺寸 | 2-M4-6H 深8 | R----主尺安装孔尺寸 | 4-5X10 腰形孔 |
|