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德國TURCK圖爾克光柵尺變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步
TURCK光柵尺性能,也稱為TURCK光柵尺位移傳感器(TURCK光柵尺傳感器)建議,是利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。TURCK光柵尺經(jīng)常應用于數(shù)控機床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中設計,可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖,具有檢測范圍大,檢測精度高推進高水平,響應速度快的特點開展面對面。例如,在數(shù)控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測不斷發展,來觀察和跟蹤走刀誤差便利性,以起到一個補償?shù)毒叩倪\動誤差的作用。TURCK光柵尺按照制造方法和光學原理的不同非常重要,分為透射光柵和反射光柵實事求是。
TURCK光柵尺是由標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。圖1所示的就是TURCK光柵尺的結構行動力。
光柵檢測裝置的關鍵部分是光柵讀數(shù)頭結構,它由光源、會聚透鏡落到實處、指示光柵效果、光電元件及調整機構等組成。光柵讀數(shù)頭結構形式很多營造一處,根據(jù)讀數(shù)頭結構特點和使用場合分為直接接收式讀數(shù)頭(或稱硅光電池讀數(shù)頭服務水平、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭保供、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)更合理。
莫爾條紋
以透射光柵為例,當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋之間形成一個小角度θ發展,并且兩個TURCK光柵尺刻面相對平行放置時改進措施,在光源的照射下範圍,位于幾乎垂直的柵紋上效果,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋" (圖2所示)。嚴格地說求得平衡,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道路,以W表示面向。
W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 。
莫爾條紋具有以下特征:
(1)莫爾條紋的變化規(guī)律
兩片光柵相對移過一個柵距空間廣闊,莫爾條紋移過一個條紋距離合作關系。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)研學體驗,變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步結構不合理。
(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之間有下列關系競爭力。式中最為突出,θ的單位為rad,W的單位為mm特點。由于傾角很小,sinθ很小,則
W=ω /θ
若ω =0.01mm意見征詢,θ=0.01rad組成部分,則上式可得W=1,即光柵放大了100倍集聚。
(3)均化誤差作用
莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成發展目標奮鬥,例如每毫米100線的光柵,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋狀態,這樣柵距之間的相鄰誤差就被平均化了規劃,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差更多的合作機會。
檢測與數(shù)據(jù)處理
電子細分與判向法
光柵測量位移的實質是以光柵柵距為一把標準尺子對位稱量進行測量項目。高分辨率的TURCK光柵尺一般造價較貴,且制造困難重要方式。為了提高系統(tǒng)分辨率綜合運用,需要對莫爾條紋進行細分,TURCK光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細分方法增產。當兩塊光柵以微小傾角重疊時脫穎而出,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動的方法,莫爾條紋也隨之上下移動積極影響。這樣就把對光柵柵距的測量轉換為對莫爾條紋個數(shù)的測量。
在一個莫爾條紋寬度內生產創效,按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細分與判向功能進一步提升。例如,柵線為50線對/mm的TURCK光柵尺緊密協作,其光柵柵距為0.02mm提供有力支撐,若采用四細分后便可得到分辨率為5μm的計數(shù)脈沖,這在工業(yè)普通測控中已達到了很高精度。由于位移是一個矢量越來越重要,即要檢測其大小,又要檢測其方向優化上下,因此至少需要兩路相位不同的光電信號改革創新。為了消除共模干擾再獲、直流分量和偶次諧波,通常采用由低漂移運放構成的差分放大器最深厚的底氣。由4個光敏器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端敢於挑戰,從差分放大器輸出的兩路信號其相位差為π/2,為得到判向和計數(shù)脈沖應用擴展,需對這兩路信號進行整形過程中,首先把它們整形為占空比為1:1的方波。然后建立和完善,通過對方波的相位進行判別比較特征更加明顯,就可以得到TURCK光柵尺的移動方向。通過對方波脈沖進行計數(shù)啟用,可以得到TURCK光柵尺的位移和速度。
TURCK光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活,可安裝在機床的不同部位支撐作用。
一般將主尺安裝在機床的工作臺(滑板)上穩步前行,隨機床走刀而動,讀數(shù)頭固定在床身上著力提升,盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方指導。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動手能力。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服務品質,則必須增加輔助密封裝置。另外充分,一般情況下過程,讀數(shù)頭應盡量安裝在相對機床靜止部件上,此時輸出導線不移動易固定融合,而尺身則應安裝在相對機床運動的部件上(如滑板)進一步完善。
1、TURCK光柵尺線位移傳感器安裝基面
安裝TURCK光柵尺傳感器時引領,不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機床身上表現明顯更佳,更不能安裝在打底涂漆的機床身上更加廣闊。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機床相對運動的兩個部件上優化服務策略。用千分表檢查機床工作臺的主尺安裝面與導軌運動的方向平行度。千分表固定在床身上示範,移動工作臺技術節能,要求達到平行度為0.1mm/1000mm以內。如果不能達到這個要求發展基礎,則需設計加工一件TURCK光柵尺基座延伸。
基座要求做到:(1)應加一根與TURCK光柵尺尺身長度相等的基座(最好基座長出TURCK光柵尺50mm左右)有很大提升空間。(2)該基座通過銑、磨工序加工,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內認為。另外,還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座國際要求。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm紮實。安裝時,調整讀數(shù)頭位置新趨勢,達到讀數(shù)頭與TURCK光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右可能性更大,讀數(shù)頭與TURCK光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。
2結構、TURCK光柵尺線位移傳感器主尺安裝
將光柵主尺用M4螺釘上在機床安裝的工作臺安裝面上空間廣闊,但不要上緊,把千分表固定在床身上效果,移動工作臺(主尺與工作臺同時移動)。用千分表測量主尺平面與機床導軌運動方向的平行度,調整主尺M4螺釘位置服務水平,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內時互動講,把M2螺釘上緊。