光柵尺位移傳感器

光柵尺位移傳感器（簡(jiǎn)稱(chēng)光柵尺），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經(jīng)常應用于機床與現在加工中心以及測量?jì)x器等方面，可用作直線(xiàn)位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應速度快的特點(diǎn)。例如，在數控機床中常用于對刀具和工件的坐標進(jìn)行檢測，來(lái)觀(guān)察和跟蹤走刀誤差，以起到一個(gè)補償刀具的運動(dòng)誤差的作用。

概述

光柵尺在現代工業(yè)的貢獻也是非常巨大的，不僅僅將現在加工精度進(jìn)一步完善，更重要的是提高了現在加工時(shí)的工作效率。在現在中國加工業(yè)、制造業(yè)越來(lái)越成熟，對加工的精度越來(lái)越高的時(shí)候，在各種機床上，例如：銑床、磨床、車(chē)床、線(xiàn)切割、電火花等機床上都可以安裝光柵尺，其工作環(huán)境要求相對來(lái)說(shuō)不是很苛刻，對操作者的使用來(lái)說(shuō)也十分簡(jiǎn)單。

需要說(shuō)明的是，光柵尺只是一個(gè)反應裝置，它可以將位移量和位移方向通過(guò)信號輸出的方式反饋出來(lái)，但它不能直接顯示出來(lái)，它還需要一個(gè)顯示裝置，我們簡(jiǎn)稱(chēng)它為數顯顯示箱，也稱(chēng)數顯表。只有當光柵尺和數顯表連接在一起的時(shí)候，才能正常的將數值反應給每一位操作者，因而，我們對于光柵尺的使用上面，還是要多了解，如果不是很專(zhuān)業(yè)的人員，需要知道一些專(zhuān)業(yè)性的知識，才能單獨使用光柵尺作為反饋裝置使用。

裝置分類(lèi)

光柵尺位移傳感器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。

透射光柵指的光源與接收裝置分別放置在光柵尺的兩側，通過(guò)接收光柵尺透過(guò)來(lái)的衍射光變化來(lái)反應位置變化。比較通用的是玻璃光柵。.

反射光柵指的是光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側，通過(guò)接收光柵尺反射回來(lái)的衍射光變化來(lái)反應位置變化。比較通用的有鋼帶光柵和玻璃光柵。.

裝置結構

光柵尺位移傳感器是由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動(dòng)部件上，光柵讀數頭裝在機床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數頭中。右圖所示的就是光柵尺位移傳感器的結構。

光柵檢測裝置

光柵檢測裝置結構：光柵檢測裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數頭，它由光源、會(huì )聚透鏡、指示光柵、光電元件及調整機構等組成。光柵讀數頭結構形式很多，根據讀數頭結構特點(diǎn)和使用場(chǎng)合分為直接接收式讀數頭(或稱(chēng)硅光電池讀數頭、鏡像式讀數頭、分光鏡式讀數頭、金屬光柵反射式讀數頭

光柵檢測裝置

工作原理

常見(jiàn)光柵的工作原理都是根據物理上莫爾條紋的形成原理進(jìn)行工作的。當使指示光柵上的線(xiàn)紋與標尺光柵上的線(xiàn)紋成一角度來(lái)放置兩光柵尺時(shí)，必然會(huì )造成兩光柵尺上的線(xiàn)紋互相交叉。在光源的照射下，交叉點(diǎn)近旁的小區域內由于黑色線(xiàn)紋重疊，因而遮光面積最小，擋光效應最弱，光的累積作用使得這個(gè)區域出現亮帶。相反，距交叉點(diǎn)較遠的區域，因兩光柵尺不透明的黑色線(xiàn)紋的重疊部分變得越來(lái)越少，不透明區域面積逐漸變大，即遮光面積逐漸變大，使得擋光效應變強，只有較少的光線(xiàn)能通過(guò)這個(gè)區域透過(guò)光柵，使這個(gè)區域出現暗帶，從而便形成了我們所見(jiàn)到的摩爾條紋。

莫爾條紋

以透射光柵為例，當指示光柵上的線(xiàn)紋和標尺光柵上的線(xiàn)紋之間形成一個(gè)小角度θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對平行放置時(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(chēng)為“莫爾條紋” (右圖所示)。嚴格地說(shuō)，莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線(xiàn)紋夾角的平分線(xiàn)相垂直。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。

莫爾條紋

W=ω /2* sin（θ/2）=ω /θ 。