海德漢位移傳感器,HEIDENHAIN光柵尺
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光柵尺在現(xiàn)代工業(yè)的貢獻(xiàn)也是非常巨大的,不僅僅將現(xiàn)在加工精度進(jìn)一步完善,更重要的是提高了現(xiàn)在加工時(shí)的工作效率。在現(xiàn)在中國加工業(yè)、制造業(yè)越來越成熟,對加工的精度越來越高的時(shí)候,在各種機(jī)床上,例如:線切割、電火花等機(jī)床上都可以安裝光柵尺,其工作環(huán)境要求相對來說不是很苛刻,對操作者的使用來說也十分簡單。
HEIDENHAIN位移傳感器,HEIDENHAIN光柵尺,海德漢光柵在這里需要說明的是,光柵尺只是一個(gè)反應(yīng)裝置,它可以將位移量和位移方向通過信號輸出的方式反饋出來,但它不能直接顯示出來,它還需要一個(gè)顯示裝置,我們簡稱它為數(shù)顯顯示箱,也稱數(shù)顯表。只有當(dāng)光柵尺和數(shù)顯表連接在一起的時(shí)候,才能正常的將數(shù)值反應(yīng)給每一位操作者,因而,我們對于光柵尺的使用上面,還是要多了解,如果不是很專業(yè)的人員,需要知道一些專業(yè)性的知識,才能單獨(dú)使用光柵尺作為反饋裝置使用。光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學(xué)原理的不同,分為透射光柵和反射光柵。射光柵指的玻璃光柵反射光柵指的鋼帶光柵.
海德漢位移傳感器,HEIDENHAIN光柵尺
HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器是由標(biāo)尺HEIDENHAIN光柵和HEIDENHAIN光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(jī)床活動部件上,光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上,指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。右圖所示的就是光柵尺位移傳感器的結(jié)構(gòu)。
HEIDENHAIN光柵檢測裝置結(jié)構(gòu):光柵檢測裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多,根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和使用場合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)。
海德漢光柵尺工作原理常見HEIDENHAIN光柵的工作原理都是根據(jù)物理上莫爾條紋的形成原理進(jìn)行工作的。當(dāng)使指示光柵上的線紋與標(biāo)尺光柵上的線紋成一角度來放置兩光柵尺時(shí),必然會造成兩光柵尺上的線紋互相交叉。在光源的照射下,交叉點(diǎn)近旁的小區(qū)域內(nèi)由于黑色線紋重疊,因而遮光面積zui小,擋光效應(yīng)zui弱,光的累積作用使得這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)亮帶。相反,距交叉點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域,因兩光柵尺不透明的黑色線紋的重疊部分變得越來越少,不透明區(qū)域面積逐漸變大,即遮光面積逐漸變大,使得擋光效應(yīng)變強(qiáng),只有較少的光線能通過這個(gè)區(qū)域透過光柵,使這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)暗帶 ,海德漢光柵尺透射光柵為例,當(dāng)指示光柵上的線紋和標(biāo)尺光柵上的線紋之間形成一個(gè)小角度θ,并且兩個(gè)光柵尺刻面相對平行放置時(shí),在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋" (右圖所示)。嚴(yán)格地說,莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為莫爾條紋的寬度,以W表示。
?。?)莫爾條紋的變化規(guī)律
兩片光柵相對移過一個(gè)柵距,莫爾條紋移過一個(gè)條紋距離。由于光的衍射與干涉作用,莫爾條紋的變化規(guī)律近似正(余)弦函數(shù),變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步。
?。?),海德漢光柵尺放大作用
在兩HEIDENHAIN光柵柵線夾角較小的情況下,莫爾條紋寬度W和光柵柵距ω、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中,θ的單位為rad,W的單位為mm。由于傾角很小,sinθ很小,則 W=ω /θ
若ω =0.01mm,θ=0.01rad,則上式可得W=1,即光柵放大了100倍。
(3)均化誤差作用 ,海德漢光柵尺爾條紋是由若干光柵條紋共用形成,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋,這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
,漢光柵尺檢測與數(shù)據(jù)處理
HEIDENHAIN光柵測量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對位稱量進(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(tǒng)分辨率,需要對莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,目前(2006年)光柵尺位移傳感器系統(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),在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動,莫爾條紋也隨之上下移動。這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個(gè)數(shù)的測量。
HEIDENHAIN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,柵線為50線對/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(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(jì)數(shù)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,通過對方波的相位進(jìn)行判別比較,就可以得到光柵尺的移動方向。通過對方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù),可以得到光柵尺的位移和速度。,海德漢光柵尺 裝指導(dǎo),海德漢光柵尺柵尺位移傳感器的安裝比較靈活,可安裝在機(jī)床的不同部位。 ,海德漢光柵尺一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(滑板)上,隨機(jī)床走刀而動,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)盡量安裝在相對機(jī)床靜止部件上,此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動易固定,而尺身則應(yīng)安裝在相對機(jī)床運(yùn)動的部件上(如滑板)。 ,海德漢光柵尺安裝基面
,海德漢光柵尺安裝光柵尺位移傳感器時(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)床相對運(yùn)動的兩個(gè)部件上。用千分表檢查機(jī)床工作臺的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動的方向平行度。千分表固定在床身上,移動工作臺,要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(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。 ,海德漢光柵尺基座要求做到:(1)應(yīng)加一根與光柵尺尺身長度相等的基座(基座長出光柵尺50mm左右)。(2)該基座通過銑、磨工序加工,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(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。
,海德漢光柵尺主尺安裝
將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺安裝面上,但不要上緊,把千分表固定在床身上,移動工作臺(主尺與工作臺同時(shí)移動)。用千分表測量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動方向的平行度,調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(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):
?。?) HEIDENHAIN在裝主尺時(shí),如安裝超過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好后,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,使基尺與主尺固定好。
,海德漢光柵尺讀數(shù)頭安裝
在安裝讀數(shù)頭時(shí),如果發(fā)現(xiàn)安裝條件非常的有限,可以考慮使用附件,如角鋁、直板,首先應(yīng)保證讀數(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。zui后調(diào)整讀數(shù)頭,使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi),其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi)。安裝完畢后,可以用大拇指接觸讀數(shù)頭與光柵尺尺身表面是否平滑、平整。 ,海德漢光柵尺限位裝置
HEIDENHAIN光柵線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)品移動時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端,從而損壞光柵尺。另外,用戶在選購光柵線位移傳感器時(shí),應(yīng)盡量選用超出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光柵尺,以留有余量,海德漢光柵尺 傳感器檢查
HEIDENHAIN光柵線位移傳感器安裝完畢后,可接通數(shù)顯表,移動工作臺,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,來回移動工作點(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*。
HEIDENHAIN通過以上工作,光HEIDENHAIN柵尺線位移傳感器的安裝就完成了。但對于一般的機(jī)床加工環(huán)境來講,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。
海德漢光柵尺,也稱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。光柵尺經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中,可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖,具有檢測范圍大,檢測精度高,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。
,海德漢光柵尺注意事項(xiàng)
?。?)HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。
?。?)HEIDENHAIN盡可能外加保護(hù)罩,并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液,嚴(yán)格防止任何異物進(jìn)入光柵尺傳感器殼體內(nèi)部。
(3)定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動。
?。?)為延長防塵密封條的壽命,可在密封條上均勻涂上一薄層硅油,注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上。
?。?) 為保證HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器使用的可靠性,可每隔一定時(shí)間用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面,保持玻璃光柵尺面清潔。
?。?) HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器嚴(yán)禁劇烈震動及摔打,以免破壞光柵尺,如光柵尺斷裂,光柵尺傳感器即失效了。
?。?) 不要自行拆開光柵尺位移傳感器,更不能任意改動主柵尺與副柵尺的相對間距,否則一方面可能破壞光柵尺傳感器的精度;另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對摩擦,損壞鉻層也就損壞了柵線,以而造成光柵尺報(bào)廢。
(8) HEIDENHAIN應(yīng)注意防止油污及水污染光柵尺面,以免破壞光柵尺線條紋分布,引起測量誤差。
(9) HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作,以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表面,破壞光柵尺質(zhì)量。
海德漢光柵尺