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            德國(guó)HEIDENHAIN海德漢光柵尺的工作原理與安裝

            2022-10-12  閱讀(619)

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            德國(guó)HEIDENHAIN海德漢光柵尺的工作原理與安裝

            HEIDENHAIN海德漢光柵尺,也稱為HEIDENHAIN海德漢光柵尺位移傳感器(HEIDENHAIN海德漢光柵尺傳感器),是利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置。HEIDENHAIN海德漢光柵尺經(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(cè)。其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖,具有檢測(cè)范圍大,檢測(cè)精度高,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。例如,在數(shù)控機(jī)床中常用于對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測(cè),來(lái)觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用。HEIDENHAIN海德漢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。

            HEIDENHAIN海德漢光柵尺工作原理

            HEIDENHAIN海德漢光柵尺以透射光柵為例,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)HEIDENHAIN海德漢光柵尺刻面相對(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" 。嚴(yán)格地說(shuō),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 。[1] 

            莫爾條紋具有以下特征:

            (1)莫爾條紋的變化規(guī)律

            兩片光柵相對(duì)移過(guò)一個(gè)柵距,莫爾條紋移過(guò)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(duì)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*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*線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有*0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。




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