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我司在德國(guó)、美國(guó)都有自己的公司,專(zhuān)業(yè)從事進(jìn)口貿(mào)易行業(yè)使用,所以我司的技術(shù)人員為都會(huì)輪流到國(guó)外廠家學(xué)習(xí)技術(shù)。
德國(guó)HEIDENHAIN海德漢光柵尺柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量
HEIDENHAIN光柵尺不合理波動,也稱(chēng)為HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器(HEIDENHAIN光柵尺傳感器)建言直達,是利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置。HEIDENHAIN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)中助力各業,可用作直線位移或者角位移的檢測(cè)大部分。其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖重要工具,具有檢測(cè)范圍大,檢測(cè)精度高更加堅強,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)提供有力支撐。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)配套設備,來(lái)觀察和跟蹤走刀誤差發展成就,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用。HEIDENHAIN光柵尺按照制造方法和光學(xué)原理的不同建議,分為透射光柵和反射光柵優勢。
HEIDENHAIN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HEIDENHAIN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)頭品率,它由光源、會(huì)聚透鏡推進高水平、指示光柵互動式宣講、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)形式很多用的舒心,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(chēng)硅光電池讀數(shù)頭結構、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭模式、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)效果較好。
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貢獻,并且兩個(gè)HEIDENHAIN光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)廣泛應用,在光源的照射下,位于幾乎垂直的柵紋上持續,形成明暗相間的條紋情況。這種條紋稱(chēng)為“莫爾條紋" (圖2所示)。嚴(yán)格地說(shuō)核心技術,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綠色化。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱(chēng)為莫爾條紋的寬度,以W表示創新能力。
W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 至關重要。
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)條紋距離發展。由于光的衍射與干涉作用改進措施,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)同步效果。
(2)放大作用
在兩光柵柵線夾角較小的情況下發展的關鍵,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。式中有所應,θ的單位為rad道路,W的單位為mm。由于傾角很小高產,sinθ很小註入新的動力,則
W=ω /θ
若ω =0.01mm,θ=0.01rad帶動產業發展,則上式可得W=1工藝技術,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線的光柵系統,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規模,消除了由于柵距不均勻逐步顯現、斷裂等造成的誤差。
檢測(cè)與數(shù)據(jù)處理
電子細(xì)分與判向法
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(chēng)量進(jìn)行測(cè)量。高分辨率的HEIDENHAIN光柵尺一般造價(jià)較貴近年來,且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率事關全面,需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分交流等,HEIDENHAIN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(shí)發展目標奮鬥,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋應用,隨著光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)更優質。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)量成就。
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)分與判向功能項目。例如相對開放,柵線為50線對(duì)/mm的HEIDENHAIN光柵尺,其光柵柵距為0.02mm實施體系,若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖臺上與臺下,這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量技術創新,即要檢測(cè)其大小,又要檢測(cè)其方向各有優勢,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)技術發展。為了消除共模干擾重要的作用、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器自動化。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端重要的意義,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)脈沖規模最大,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形關註度,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。然后重要手段,通過(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較穩中求進,就可以得到HEIDENHAIN光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)不折不扣,可以得到HEIDENHAIN光柵尺的位移和速度再獲。
HEIDENHAIN光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活,可安裝在機(jī)床的不同部位最深厚的底氣。
一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)(滑板)上敢於挑戰,隨機(jī)床走刀而動(dòng),讀數(shù)頭固定在床身上應用擴展,盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方過程中。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建立和完善。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(shí)總之,則必須增加輔助密封裝置。另外好宣講,一般情況下連日來,讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對(duì)機(jī)床靜止部件上,此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定不斷進步,而尺身則應(yīng)安裝在相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件上(如滑板)信息化技術。
1、HEIDENHAIN光柵尺線位移傳感器安裝基面
安裝HEIDENHAIN光柵尺傳感器時(shí)認為,不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上責任製,更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上良好。用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的方向平行度雙重提升。千分表固定在床身上,移動(dòng)工作臺(tái)倍增效應,要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)結果。如果不能達(dá)到這個(gè)要求,則需設(shè)計(jì)加工一件HEIDENHAIN光柵尺基座。
基座要求做到:(1)應(yīng)加一根與HEIDENHAIN光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座(最好基座長(zhǎng)出HEIDENHAIN光柵尺50mm左右)規則製定。(2)該基座通過(guò)銑講道理、磨工序加工,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)表現明顯更佳。另外更加廣闊,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技術先進。安裝時(shí)示範,調(diào)整讀數(shù)頭位置,達(dá)到讀數(shù)頭與HEIDENHAIN光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右提高,讀數(shù)頭與HEIDENHAIN光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右發展基礎。
2、HEIDENHAIN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(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上開展攻關合作,但不要上緊特點,把千分表固定在床身上,移動(dòng)工作臺(tái)(主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng))情況正常。用千分表測(cè)量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度製度保障,調(diào)整主尺M4螺釘位置,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以?xún)?nèi)時(shí)深入交流研討,把M2螺釘上緊模式。