第三節(jié)光柵傳感器課件

第三節(jié)光柵傳感器

一、光柵的類型和結構

計量光柵可分為透射式光柵和反射式光柵兩大類，均由光源、光柵副、光敏元件三大部分組成。計量光柵按形狀又可分為長光柵和圓光柵。

1第三節(jié)光柵傳感器一、光柵的類型和結構計量光柵尺身尺身安裝孔反射式掃描頭（與移動部件固定）掃描頭安裝孔可移動電纜光柵的外形及結構防塵保護罩的內部為長磁柵2尺身尺身安裝孔反射式掃描頭掃描頭（與移動部件固定）光柵尺可移動電纜光柵的外形及結構（續(xù)）3掃描頭（與移動部件固定）光柵尺可移動電纜光柵的外形及結構（續(xù)反射式光柵4反射式光柵4透射式光柵5透射式光柵5透射式圓光柵固定6透射式圓光柵固定6莫爾條紋的光學放大作用

在透射式直線光柵中，把主光柵與指示光柵的刻線面相對疊合在一起，中間留有很小的間隙，并使兩者的柵線保持很小的夾角θ。在兩光柵的刻線重合處，光從縫隙透過，形成亮帶；在兩光柵刻線的錯開處，由于相互擋光作用而形成暗帶。

光柵的刻線寬度W莫爾條紋的寬度LL≈W/θ，（θ為主光柵和指示光柵刻線的夾角，弧度）

7莫爾條紋的光學放大作用在透射式直線光柵中，把主光柵莫爾條紋演示8莫爾條紋演示8莫爾條紋光學放大作用舉例

有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為50，主光柵與指示光柵的夾角=1.8，則：分辨力=柵距W=1mm/50=0.02mm=20m（由于柵距很小，因此無法觀察光強的變化）莫爾條紋的寬度是柵距的32倍：L≈W/θ=0.02mm/（1.8*3.14/180）=0.02mm/0.0314=0.637mm由于較大，因此可以用小面積的光電池“觀察”莫爾條紋光強的變化。9莫爾條紋光學放大作用舉例有一直線光柵，每毫光柵的輸出信號（TTL）余弦信號（超前）正弦信號零位信號10光柵的輸出信號（TTL）余弦信號正弦信號零位信號10光柵輸出信號（電壓正弦波）細分點余弦信號正弦信號零位信號11光柵輸出信號（電壓正弦波）細分點余弦信號正弦信號零位信號11脈沖細分

細分技術能在不增加光柵刻線數(shù)及價格的情況下提高光柵的分辨力。細分前，光柵的分辨力只有一個柵距的大小。采用4細分技術后，計數(shù)脈沖的頻率提高了4倍，相當于原光柵的分辨力提高了3倍，測量步距是原來的1/4，較大地提高了測量精度。細分前細分后12脈沖細分細分技術能在不增加光柵刻線數(shù)及價光柵細分舉例

有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為50，細分數(shù)為4細分，則：分辨力=W/4

=（1mm/50）/4=0.005mm=5m采用細分技術，在不增加光柵刻線數(shù)（成本）的情況下，將分辨力提高了3倍。13光柵細分舉例有一直線光柵，每毫米刻線數(shù)為5辨向電路及波形如果傳感器只安裝一套光電元件，則在實際應用中，無論光柵作正向移動還是反向移動，光敏元件都產生相同的正弦信號，無法分辨位移的方向。例：某1024p/r圓光柵，正轉10圈，反轉4圈，若不采取辨向措施，則計數(shù)器將錯誤地得到14336個脈沖，而正確值為：(10－4)×1024＝6144個脈沖。14辨向電路及波形如果傳感器只安裝一套光電元件，則在正向運動產生

加法脈沖正向運動時，與門IC2無“減”計數(shù)脈沖輸出。15正向運動產生

加法脈沖正向運動時，與門IC2無“減為光柵設計的專用數(shù)據(jù)轉接器（光柵計數(shù)卡）內部包含以下電路：放大、整形、細分、辨向、報警、阻抗變換等。16為光柵設計的專用數(shù)據(jù)轉接器（光柵計數(shù)卡）內部為光柵設計

的專用信號

處理單元（光柵插補器）功能同上頁17為光柵設計

的專用信號

處理單元（光柵插補器）功能同光柵在機床上的安裝位置（2個自由度）18光柵在機床上的安裝位置（2個自由度）18光柵在機床上的安裝位置（3個自由度）數(shù)顯表19光柵在機床上的安裝位置（3個自由度）數(shù)顯表19光柵在機床上

的安裝位置

（3個自由度）（續(xù)）20光柵在機床上

的安裝位置

（3個自由度）（續(xù)）202自由度光柵數(shù)顯表X位移顯示Z（Y）位移顯示212自由度光柵數(shù)顯表X位移顯示Z（Y）位移顯示213自由度光柵數(shù)顯表223自由度光柵數(shù)顯表22光柵數(shù)顯表（續(xù)）三座標數(shù)顯表23光柵數(shù)顯表（續(xù)）三座標數(shù)顯表23SDS8-3E光柵數(shù)顯箱功能:公制/英制轉換

絕對/相對轉換

線性誤差補償

正反方向計算

歸零

插值補償

到達目標值停機

PCD圓周分孔

200組零位記憶

電蝕深度目標值顯示

實時工作位置顯示

掉電記憶24SDS8-3E光柵數(shù)顯箱功能:公制/英制轉換

絕對/相光柵數(shù)顯表（續(xù)）