光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。圖1所示的就是光柵尺的結(jié)構(gòu)。光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源、會(huì)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(chǎng)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)。莫爾條紋圖2 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(gè)小角度θ,并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)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” (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。在安裝讀數(shù)頭時(shí),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。虎丘區(qū)通用光柵尺單價(jià)
(1) 式中:W為莫爾條紋寬度;d為光柵柵距(節(jié)距);θ為兩塊光柵的夾角,rad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)分與羊向功能。本系統(tǒng)采用的光柵尺柵線為50線對(duì)/mm,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,這在一般工業(yè)測(cè)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(cè)其大小,又要檢測(cè)其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波,我們采用了由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個(gè)滏電器件獲得的4路光電信號(hào)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(hào)其相位差為π/2,為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波,經(jīng)由兩個(gè)與或非門74LS54芯片組成的四細(xì)分判向電路輸入可逆計(jì)數(shù)器,***送入由8031組成的單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理。姑蘇區(qū)附近光柵尺哪家強(qiáng)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)。
由于從前置電路74LS54出來的脈沖經(jīng)過2片193分頻后,直接進(jìn)入8031的*為大于255的"大"數(shù),而小于255的"小"數(shù)是由兩片193輸出通過I/O接口輸入到8031內(nèi)部處理,這個(gè)I/O接口芯片是通過擴(kuò)展一片8255實(shí)現(xiàn)的。其中,8255PB口設(shè)為基本輸入方式,PB0-PB3作為1#193輸入,PB4~PB7作為2#193輸入。PA口、PC口的低位設(shè)為輸出,作為系統(tǒng)并行BCD碼輸出。由于8031單片機(jī)無內(nèi)ROM,應(yīng)外擴(kuò)展一片2732(4k EPROM)。只用PSEN片選,不必增加地址譯碼。為鎖存8031P0口輸入的地址信號(hào),在8031和2732之間需加一片74LS373地址鎖存器。
二、電子細(xì)分與判向電路光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測(cè)量。目前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(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,本系統(tǒng)采用了電子細(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(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量,同量莫爾條紋又具有光學(xué)放大作用,其放大倍數(shù)為 :兩片光柵相對(duì)移過一個(gè)柵距,莫爾條紋移過一個(gè)條紋距離。
光柵尺的優(yōu)點(diǎn)包括高精度、高分辨率、抗干擾能力強(qiáng)等,適用于需要高精度定位和測(cè)量的場(chǎng)合。根據(jù)不同的應(yīng)用需求,光柵尺可以分為線性光柵尺和旋轉(zhuǎn)光柵尺等類型。光柵(grating)是一種光學(xué)元件,通常由一系列平行的細(xì)縫或條紋組成,用于分散光線或改變光的傳播方向。光柵可以根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能分為不同類型,主要包括:衍射光柵:通過在透明介質(zhì)上刻劃細(xì)縫或條紋,利用光的衍射現(xiàn)象來分散光線。衍射光柵廣泛應(yīng)用于光譜儀中,用于分析光的成分。反射光柵:通過在金屬表面上刻劃細(xì)紋來反射光線,常用于激光系統(tǒng)和光學(xué)儀器中。在機(jī)床上選取一個(gè)參考位置,來回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置。常熟通用光柵尺性價(jià)比
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?;⑶饏^(qū)通用光柵尺單價(jià)
(6) 光柵傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打,以免破壞光柵尺,如光柵尺斷裂,光柵傳感器即失效了。(7) 不要自行拆開光柵傳感器,更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距,否則一方面可能破壞光柵傳感器的精度;另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對(duì)摩擦,損壞鉻層也就損壞了柵線,以而造成光柵尺報(bào)廢。(8) 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(cè)量誤差。(9) 光柵傳感器應(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?;⑶饏^(qū)通用光柵尺單價(jià)
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