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采用達(dá)人牌數(shù)控多軸鉆床加工深孔，系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行多次進(jìn)給排屑，而保證多次進(jìn)給直線位移相同，就是利用光柵尺。光柵尺作為數(shù)控機(jī)床直線軸的位置檢測(cè)元件，相當(dāng)于人的眼睛，就是監(jiān)控該直線軸在執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)的移動(dòng)指令后，該直線軸是否真正準(zhǔn)確地運(yùn)行到數(shù)控系統(tǒng)指令所要求的位置。光柵尺，也稱(chēng)為光柵尺位移傳感器（光柵尺傳感器），是利用莫爾條紋原理工作的反饋裝置。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，可用作直線位移或角位移的檢測(cè)。

光柵尺特點(diǎn)

　　1.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，反應(yīng)速度快的特點(diǎn)；

　　2.光柵尺尺身采用鋁合金型材制造，經(jīng)陽(yáng)極處理，尺頭部分用合金壓鑄而成，全身鍍硬鉻，具有耐腐蝕的特點(diǎn)；

　　3.防塵片采用特種塑膠制成，具有耐腐蝕、耐刮傷、摩擦阻力小的特點(diǎn)；

　　4.光柵尺還具有抗外部干擾強(qiáng)、安裝使用方便、保養(yǎng)簡(jiǎn)易、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

　　光柵尺

　　光柵尺的光柵位置檢測(cè)裝置一般由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。光柵讀數(shù)頭包括光源、透鏡、光電元件、指示光柵等，如下圖所示。

　　光柵位置檢測(cè)裝置1.光源  2.透鏡  3.標(biāo)尺光柵  4.指示光柵  5.光電元件

　　標(biāo)尺光柵和指示光柵也可稱(chēng)為長(zhǎng)光柵和短光柵，它們的線紋密度相等。長(zhǎng)光柵可安裝在機(jī)床的固定部件上（如機(jī)床床身），其長(zhǎng)度應(yīng)大于或等于全行程；短光柵長(zhǎng)度較短，隨光柵讀數(shù)頭安裝在機(jī)床移動(dòng)部件上。例如達(dá)人數(shù)控多軸鉆床，通過(guò)光柵尺實(shí)現(xiàn)進(jìn)給深度的精密控制。光柵尺的長(zhǎng)光柵安裝在數(shù)控多軸鉆床的導(dǎo)軌支柱上，短光柵通過(guò)一個(gè)小部件與機(jī)頭連接。在安裝時(shí)，工人用千分表檢測(cè)光柵尺與導(dǎo)軌支柱表面，避免因平行度原因造成的讀數(shù)不準(zhǔn)確等問(wèn)題。

達(dá)人數(shù)控立式多軸鉆床上的光柵尺

光柵尺原理

　　1.工作原理

　　在測(cè)量時(shí)，長(zhǎng)短兩光柵尺面相互平行地重疊在一起，并保持0.01至0.1mm的間隙，指示光柵相對(duì)標(biāo)尺光柵在自身平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度θ。當(dāng)光線平行照射光柵時(shí)，由于光的投射和衍射效應(yīng)，在與兩光柵線紋夾角θ的平分線相垂直的方向上會(huì)出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗條紋——莫爾條紋，如下圖所示。

莫爾條紋

　　莫爾條紋兩條暗帶或明帶之間的距離稱(chēng)為莫爾條紋的間距B，若光柵的柵距為W，則,因?yàn)棣群苄。瑒t上述公式可表達(dá)為

　　由此可見(jiàn)，莫爾條紋的間距與光柵的柵距成正比，同時(shí)還具有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

　　(1)莫爾條紋具有放大作用。由上式可知，莫爾條紋的間距B是光柵柵距W的1/θ，由于θ很小（小于10'），因此B>>W。例如，當(dāng)柵距為W=0.01mm，θ=0.001rad時(shí)，莫爾條紋的間距B=10mm。所以，不需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的光學(xué)系統(tǒng)，就能把光柵的柵距轉(zhuǎn)換成放大了很多倍的莫爾條紋的寬度（例中放大了1000倍），從而大大的簡(jiǎn)化了電子放大線路，這時(shí)光柵技術(shù)獨(dú)有的特點(diǎn)。

　　(2)莫爾條紋具有勻化誤差的作用。莫爾條紋由若干線紋組成，若光電元件接受長(zhǎng)度為10mm，當(dāng)W=0.01mm時(shí)，10mm寬的莫爾條紋就由1000條線紋組成。因此，制造上的誤差或缺陷，只會(huì)影響千分之幾的光電效果。所以，莫爾條紋測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)，決定其精度的不是一條線紋，而是一組線紋的平均效應(yīng)。

　　(3)莫爾條紋的變化具有一定的規(guī)律。長(zhǎng)短兩光柵相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距W，莫爾條紋就移動(dòng)一個(gè)條紋間距B，即光柵某一固定點(diǎn)的光按明→暗→明的規(guī)律交替變化一次。光電元件只要讀出移動(dòng)的莫爾條紋的條紋數(shù)，就知道光柵移動(dòng)了多少柵距，也就知道了運(yùn)動(dòng)部件的準(zhǔn)確位移量。

　　2.光柵的信號(hào)處理與辨向

在移動(dòng)過(guò)程中，經(jīng)過(guò)光柵的光線，其光強(qiáng)呈正（余）弦函數(shù)變化，反映莫爾條紋的移動(dòng)的光信號(hào)由光電元件接收轉(zhuǎn)換成近似正（余）弦函數(shù)的電壓信號(hào)。經(jīng)信號(hào)處理裝置整形、放大及微分處理后，即可輸出與檢測(cè)位移成比例的脈沖信號(hào)，如下圖所示：

　　光電轉(zhuǎn)換及信號(hào)處理

　　為了既能計(jì)數(shù)，又能判別工作臺(tái)移動(dòng)的方向，光柵用了4個(gè)光電元件，每個(gè)光電元件相距四分之一的柵距（W/4）。當(dāng)指示光柵相對(duì)標(biāo)尺光柵移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋通過(guò)各個(gè)光電元件的時(shí)間不一樣，光電元件的電信號(hào)雖然波形一樣，但相位相差1/4周期。根據(jù)各光電元件輸出信號(hào)的相位關(guān)系，就可確定指示光柵移動(dòng)的方向。

光柵尺使用注意事項(xiàng)

　　在達(dá)人數(shù)控多軸鉆床運(yùn)行，光柵尺應(yīng)注意以下幾點(diǎn)，其他機(jī)床也一樣。

　　1.光柵傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。     

　　2.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(dòng)。

　　4.為延長(zhǎng)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。

　　5.為保證光柵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。 

　　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(kāi)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，從而造成光柵尺報(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表面，破壞光柵尺質(zhì)量。