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LS187C海德漢heidenhain光柵尺功能介紹

2023-10-30  閱讀(633)

LS187C海德漢heidenhain光柵尺功能介紹

海德漢heidenhain光柵尺,也稱為光柵尺位移傳感器(光柵尺傳感器),海德漢heidenhain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。例如,在數(shù)控機床中常用于對刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測,來觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個補償?shù)毒叩倪\動誤差的作用。光柵尺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。

海德漢heidenhain光柵尺工作原理:

海德漢heidenhain光柵尺莫爾條紋

以透射光柵為例,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小角度θ,并且兩個光柵尺刻面相對平行放置時,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" (圖2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。

W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 。

莫爾條紋具有以下特征:

(1)莫爾條紋的變化規(guī)律

兩片海德漢heidenhain光柵尺光柵相對移過一個柵距,莫爾條紋移過一個條紋距離。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。

(2)放大作用

在兩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

莫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。

檢測與數(shù)據(jù)處理

電子細(xì)分與判向法

光柵測量位移的實質(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,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,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)換為對莫爾條紋個數(shù)的測量。

在一個莫爾條紋寬度內(nèi),按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(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放構(gòu)成的差分放大器。由4個光敏器件獲得的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)行計數(shù),可以得到光柵尺的位移和速度 [1]。

海德漢heidenhain光柵尺安裝指導(dǎo)

光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活,可安裝在機床的不同部位。

一般將主尺安裝在機床的工作臺(滑板)上,隨機床走刀而動,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,則必須增加輔助密封裝置。另外,一般情況下,讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對機床靜止部件上,此時輸出導(dǎo)線不移動易固定,而尺身則應(yīng)安裝在相對機床運動的部件上(如滑板)。

1、光柵尺線位移傳感器安裝基面

安裝光柵尺傳感器時,不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機床身上,更不能安裝在打底涂漆的機床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機床相對運動的兩個部件上。用千分表檢查機床工作臺的主尺安裝面與導(dǎo)軌運動的方向平行度。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)到這個要求,則需設(shè)計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度相等的基座(最好基座長出光柵尺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,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。

2、光柵尺線位移傳感器主尺安裝

將光柵主尺用M4螺釘上在機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(主尺與工作臺同時移動)。用千分表測量主尺平面與機床導(dǎo)軌運動方向的平行度,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,把M2螺釘上緊。

在安裝光柵主尺時,應(yīng)注意如下三點:

(1) 在裝主尺時,如安裝超過1.5M以上的光柵時,不能象橋梁式只安裝兩端頭,尚需在整個主尺尺身中有支撐。(2)在有基座情況下安裝好后,最好用一個卡子卡住尺身中點(或幾點)。(3)不能安裝卡子時,最好用玻璃膠粘住光柵尺身,使基尺與主尺固定好。

3、海德漢heidenhain光柵尺線位移傳感器讀數(shù)頭的安裝

在安裝讀數(shù)頭時,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。最后調(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)。

4、海德漢heidenhain光柵尺線位移傳感器限位裝置

光柵線位移傳感器全部安裝完以后,一定要在機床導(dǎo)軌上安裝限位裝置,以免機床加工產(chǎn)品移動時讀數(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,應(yīng)盡量選用超出機床加工尺寸100mm左右的光柵尺,以留有余量。

5、海德漢heidenhain光柵尺線位移傳感器檢查

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,海德漢heidenhain光柵尺觀察數(shù)顯表計數(shù)是否正常。

在機床上選取一個參考位置,來回移動工作點至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同(或回零)。光柵尺線位移傳感器另外也可使用千分表(或百分表),使千分表與數(shù)顯表同時調(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。

通過以上工作,海德漢heidenhain光柵尺線位移傳感器的安裝就完成了。但對于一般的機床加工環(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 [2]。


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X軸光柵尺LC195F ML940 ±5um   760907-09 

Y軸光柵尺LC195F,ML=640mm+/-5um  760907-12

Z軸光柵尺LC195F,ML=640mm+/-5um  760907-12

適配電纜9m cable 適配LC195F  1036726-09 

DA400 含以下附件  894602-01  

壓力管 25M COMPRESSED AIR HOSE  207881-09   1個

氣嘴 Press Air Inlet    3個 226270-02

T型接頭 T-joint   2個  310094-02

metronix麥卓ARS-2105SE

metronix麥卓ARS2102SE 30190  

metronix麥卓ARS2340 完整型號:ARS-2340FS-STO

軸振動探頭MX8030-06-005-030-05-05   

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 METRIX 10039-00-09-10-02 

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ST5484E-151-1482-00

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ST5484E-121-0532-00

ST5484E-121-0020-00

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