论直线光栅尺的结构原理及使用方法进行分析说明(上)

　　论直线光栅尺的结构原理及使用方法进行分析说明(上)

　　直线光栅尺是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的*佳位置控制检测器件*。用直线光栅尺控制位置的控制环包括了全部进给机构，可以检测出机械传递误差并能在控制系统电路中给子修正。因此，它能消除以下潜在误关源:1由于滚珠丝杠温度特性导致的位置误差。2 反向间隙。3 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差。

　　数控机床目前所使用的光栅尺分为增量光栅尺和*光栅尺两类。本文将以HEIDENHAIN公司生产的直线光栅尺为例，将其结构、原理及使用方法进行分析与说明，并与西J子840D Power line数控系统相结合，说明其参数配置。

　　光栅尺是由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。光栅尺的关键部分是光栅读数头，它由光源、聚光镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。

　　光栅尺中的主光栅(即标尺光栅) 和副光栅(即指示光栅) 进行相对位移时，在光的千涉与衔射共同作用下产生黑白相间(或明暗相间) 的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白(或明暗) 相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90 的正弦波或方波，送人光栅数显表计数显示。

　　HEIDENHAIN公司的大多数光栅尺或编码器都采用光电扫描原理，其光学系统设计一般采用成像扫描与干涉扫描原理。成像扫描原理是采用透射光生成信号，用于20pm和40um栅距光栅尺。千涉打描原理是利用精细光栅的衍射和千涉形成位置测量移动量的信号，千涉光栅尺的栅距一般为8um、4um甚至更小。其扫描信号基本没有高次谐波，能进行高倍率细分。因此，这种光栅尺适用于高分辨率和高精度应用。