光栅尺选型及原理

分类：技术中心 1663人浏览 2017-07-18

光栅尺，也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器)，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。

一、如何选择合适的光栅尺，在选型上我们首先要确定以下几个因素：
第一：要看你用在什么设备上，目前国内市场运用最多的是5V-TTL方波输出和EIA422信号输出。
第二：确定您的设备的工作行程或者说测量行程尺子的行程需大于设备的工作行程和测量行程。
第三：您需要光栅尺来做直线位移测量还是做直线运动控制的，准备接数显表，运动控制卡，单片机还是PLC，需要输入电压是多少伏的一般常用的有5V光栅尺和24V光栅尺。
第四：精度的选择，首先明确的是您的设备自身精度能达到什么样的的精度，举个例子一台车床的自身精度只能达到0.04mm那么你确选择一支0.001mm分辨率的尺子就没必要了因为光栅尺的精度是根据您设备自身的精度而决定的，假设我们选用分辨率为0.005mm的尺子理论上它的精度可以达到±0.005mm但是您的设备达不到还是没用所以您只需要选择馋鬼的0.005mm的尺子就足够了!国内品牌的光栅尺的精度一般是：0.1μ 0.5μ1μ5μ 10μ 20μ，其中0.1μ 0.5μ 1μ多数应用于高精度的测量行业以及运动控制，5μ10μ20μ多用于一些大型设备的定位加工!

二、光栅尺原理
光栅尺分为投射光栅和反射光栅。这两种类型的光栅尺是由于他们的制造方法的不同以及他们的光学原理的不同。常见的光栅尺的工作原理都是根据物理上莫尔条纹好的形成原理来进行工作的，换句话说就是光电折射。根据莫尔条纹的物理以及函数的性质，光栅尺有一个重要的特点就是放大作用。这时候的光栅尺就像人的眼睛一样，能看到机床工作的细微的差别并且将其放大。光栅尺与数显表配套的话，可以代替许多其他的机械表，像深度表和扭簧比较表等。光栅尺可以与其他的器材配套对测量结果用数字化结果显示出来，这在自动化的生产中是比较重要的一个工具了。

三、光栅尺正确安装步骤：
1、根据阿贝误差原理，传感器应尽量安装在靠近机床工作台的车身基面上。
2、根据机床的行程选择光栅尺的长度，有效测量长度大于机床行程，即行程两端至少应留 20mm 余量。主尺孔距为： L=L 0 +147 ( L 0 标称尺寸，单位 mm )。
3、将光栅尺用 M6 内六角螺钉固定在基面上，确保主尺上端面同正面与移动方向平行，误差≤ 0.1mm/m 。
4、读数头孔距为 60 ± 0.1mm 用 M4 内六角螺钉固定于相对主尺运行的另一基面上，或用 M6 内六角螺钉固定于安装附件上，固定读数头的安装附件要设计成上下有 1mm 的调整量。读数头拔叉与外壳全长移动中不能有磨擦声。读数头后基面同主尺基面平行。当发现有安装误差时，可以将读数头前后平称 0.1~0.2mm ，读数头与主尺之间保持 0.8 ± 0.15mm 的间隙。尽量使读数头安装在非运动部件上，以利于信号线的固定，信号线禁止同电源线平行布置。
5、在安装光栅尺的机床导轨上应装限位装置。
6、光栅尺安装完毕后应认真检查，确保安装无误后方可移动工作台，运动中不应有异常声，接通电源检查技术是否正确，检查时可用标准块规对比。若有误差可通过数显表进行修正。
7、一切正常后应将光栅尺防护罩固紧，光栅尺防护罩应将主尺全部防护好，严禁油污、金属屑等进入主尺内。

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