1、數(shù)控技術(shù)2:091進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)數(shù)控技術(shù)2:092教學內(nèi)容教學內(nèi)容 數(shù)控技術(shù)2:093組成：位置測量裝置是由檢測元件（傳感器）和信號處理裝置組成。 作用：閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)為反饋控制的隨動系統(tǒng)，它的輸出量是機械位移、速度或加速度，利用這些量的反饋實現(xiàn)精確的位移、速度控制目的。 數(shù)控技術(shù)2:094 分 類 增 量 式絕 對 式直線型直線應(yīng)同步器 、光柵尺、磁柵尺 、激光干涉儀 霍耳位置傳感器三速感應(yīng)同步器 、絕對值磁尺、光電編碼尺、磁性編碼器霍耳電流傳感器位移傳感器速度傳感器電流傳感器 回轉(zhuǎn)型脈沖編碼器、自整角機 、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器 、光柵角度傳感器 、圓光柵、圓磁柵 多極旋

2、轉(zhuǎn)變壓器 、絕對脈沖編碼器絕對值式光柵 、 三速圓感應(yīng)同步器 、磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器交、直流測速發(fā)電機 、 數(shù)字脈編碼式速度傳感器 、霍耳速度傳感器速度角度傳感器（Tachsyn）、數(shù)字電磁、磁敏式速度傳感器 數(shù)控技術(shù)2:095數(shù)控系統(tǒng)中的檢測裝置分為位移、速度和電流三種類型。根據(jù)安裝的位置及耦合方式直接測量和間接測量。按測量方法增量型和絕對型。按檢測信號的類型模擬式和數(shù)字式。 根據(jù)運動型式 回轉(zhuǎn)型和直線型。按信號轉(zhuǎn)換的原理光電效應(yīng)、光柵效應(yīng)、電磁感應(yīng)原理、壓電效應(yīng)、壓阻效應(yīng)和磁阻效應(yīng)等。 數(shù)控技術(shù)2:0961.2 1.2 數(shù)控測量裝置的性能指標及要求數(shù)控測量裝置的性能指標及要求 傳感器的性能

3、指標應(yīng)包括靜態(tài)特性和動態(tài)特性，主要如下: 4.遲滯：5.測量范圍和量程：6.零漂與溫漂：1.精度：2.分辨率：3.靈敏度數(shù)控技術(shù)2:097工作可靠，抗干擾強；使用方便，適應(yīng)環(huán)境；滿足精度，速度要求； 成本低。 大型機床以滿足速度要求為主，中小型機床和高精度機床以滿足精度要求為主。 數(shù)控技術(shù)2:098 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種控制用的微電動機，它將機械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號。 旋轉(zhuǎn)變壓器是一種小型精密的交流電機，分有刷和無刷兩種結(jié)構(gòu)。具有可靠性高，壽命長，不用維修以及輸出信號大等優(yōu)點，是數(shù)控機床上常用的位置檢測裝置之一。 2.1 2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作

4、原理 數(shù)控技術(shù)2:099 定子繞組為變壓器的一次側(cè)，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的二次側(cè)。勵磁電壓接到定子繞組上，其頻率通常為400Hz、500Hz、1000Hz和5000Hz。1-轉(zhuǎn)子軸 2.分解器定子 3.分解器轉(zhuǎn)子 4.分解器轉(zhuǎn)子線圈 5.分解器定子線圈6.變壓器定子 7.變壓器轉(zhuǎn)子 8.變壓器一次線圈 9.變壓器二次線圈 圖1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu) 2.1 2.1 旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理 數(shù)控技術(shù)2:0910V1=VV1V1E2=0(a=900)E2=KVmsinwtcosaE2=KVmsinwt(a=00)圖5.2.2 旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理Vm-幅值a-兩繞組軸線間夾角K

5、-變壓比（即繞組匝數(shù)比）。E2轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電勢Vm幅值 a倆繞組軸線間夾角K變壓比（即兩相間匝數(shù)比） 圖2 旋轉(zhuǎn)變壓器的工作原理數(shù)控技術(shù)2:0912E2=KV1cosa=KVmsinwtcosa V1定子的激磁電壓工作原理：當定子加上激磁電壓（交變電壓f=24khz）時，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢，如上圖示。 數(shù)控技術(shù)2:0913一）鑒相式工作方式圖 1中， 定子兩相繞組激磁 Vs=Vmsinwt （3-1）Vc=Vmcoswt （3-2）在轉(zhuǎn)子中工作繞組感應(yīng)電勢為E2=KVscosaKvcsina =KVm(sinwtcosacoswtsina) = KVmsin(wt a) （ 3

6、-3）a定子正弦繞組軸線于轉(zhuǎn)子工作繞組軸線間的夾角w激磁角頻率 數(shù)控技術(shù)2:0914說明 ： 感應(yīng)電勢感應(yīng)電勢E2與定子繞組中的激磁電壓同頻率，與定子繞組中的激磁電壓同頻率，但相位不同，其差值為但相位不同，其差值為a。測量轉(zhuǎn)子輸出電壓的相。測量轉(zhuǎn)子輸出電壓的相位角位角a，即可測的轉(zhuǎn)子相對定子的空間轉(zhuǎn)角位置。，即可測的轉(zhuǎn)子相對定子的空間轉(zhuǎn)角位置。 數(shù)控技術(shù)2:0915 在這種工作方式中，定子二相繞組加的是頻率相同、相位相同，而幅值分別按正弦、余弦變化的交變電壓。即VsVcaE2Vs = Vmsina電sint （3-4）Vc =Vmcosa電sint （3-5）圖3 簽幅式二）簽幅式工作方式 數(shù)

7、控技術(shù)2:0916式中： Vmsina電、Vmcosa電分別為定子二繞組激磁信號的幅值。定子激磁電壓在轉(zhuǎn)子中感應(yīng)出的電勢不但與轉(zhuǎn)子和定子的相對位置a機有關(guān)，還與激磁的幅值有關(guān)，即E2 = KVS cosa機 Kvcsina機 =KVmsint( sina電 cosa機 cosa電 sina機) （6-6） =Kvmsina(a電a機) sint若a機= a電則E2 = 0（其中a電為電氣角）。 數(shù)控技術(shù)2:0917 從物理概念上來理解，a機 = a電表示定子繞組合成磁通與轉(zhuǎn)子繞組平行， 即磁力線穿過轉(zhuǎn)子繞組線圈，故感應(yīng)電動勢為0。當垂直于轉(zhuǎn)子線圈平面時，即(a電a機)= 90 O時，轉(zhuǎn)子繞組中

8、感應(yīng)電勢最大。在實際應(yīng)用中，根據(jù)轉(zhuǎn)子誤差電壓的大小，不斷修正定子激磁信號的a電（即激磁幅值），使其跟蹤a機的變化。 數(shù)控技術(shù)2:0918 由上式可知，感應(yīng)電勢E2是以為角頻率的交變信號，其幅值為Vmsin(a電a機),若電氣角a電已知，那么只要測出E2的幅值，便可以間接地求出被測角位移大小，鑒幅工作方式時，不斷調(diào)整a電，讓幅值等于零，這樣，用a電代替了對a機的測量，a電可通過具體電子線路測得。 數(shù)控技術(shù)2:09193.1 3.1 感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和工作原理 結(jié)構(gòu)： 感應(yīng)同步器是一種電磁感應(yīng)式的高精度位移檢測裝置，實際上，它是多極旋轉(zhuǎn)變壓的展開形式。感應(yīng)同步器分旋轉(zhuǎn)式和

9、直線式，前者用于角度測量，后者用于長度測量，兩者工作原理相同。 數(shù)控技術(shù)2:0920 直線感應(yīng)同步器由定尺和滑尺兩部分組成。標準感應(yīng)同步器結(jié)構(gòu)、尺寸如上圖所示。定尺和滑尺之間有均勻的氣隙，在全行程上保持0.25- 0.05mm時，定尺長250mm，表面上制有連續(xù)平面繞組，繞組節(jié)距P為2mm ；滑尺上制有兩組分段繞組，分別稱為正弦繞組（sin繞組）和余弦繞組（cos繞組），它們相對于定尺繞組在空間錯開1/4節(jié)距（1/4P），定尺和滑尺繞組的結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示。 249.90-0.02-0.07249.675872.06100定尺滑尺7388圖5.3.1直線感應(yīng)同步器的外形尺寸9.59.50.2

10、5 圖4 直線感應(yīng)同步器 數(shù)控技術(shù)2:0922數(shù)控技術(shù)2:0923 定尺和滑尺的基板通常采用與機床床身材料的熱膨脹系數(shù)相近的鋼板，用絕緣粘結(jié)劑把銅箔粘在鋼板上，近精密的照相腐蝕工藝制成印刷繞組，再在尺子表面上涂一層保護層 ?；弑砻嬗袝r還粘上一層帶絕緣的鋁箔，以防止靜電感應(yīng)。數(shù)控技術(shù)2:0924 如圖4所示，當滑尺的兩個繞組中的任一繞組通過激磁交變電壓時，由于電磁感應(yīng)，在定尺繞組中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢。該感應(yīng)電勢取決于滑尺和定尺的相對位置。感應(yīng)電勢的頻率與激磁信號的頻率相同，幅值由激磁信號的幅值和感應(yīng)同步器的物理結(jié)構(gòu)決定。 工作原理：V0P1/4P定尺滑尺cos繞組sin繞組VsVc圖5.3.2 定

11、尺、滑尺繞組示意圖圖5 定尺、滑尺繞組示意圖數(shù)控技術(shù)2:0926 當滑尺繞組與定尺繞組完全重合時，定尺繞組中感應(yīng)電勢最大。如果滑尺相對于定尺從重合處逐漸向左（或右）平行移動，感應(yīng)電勢就隨之逐漸減小，在兩繞組剛好處于想差1/4節(jié)距的位置時，感應(yīng)電勢為0，滑尺移動到1/2節(jié)距位置時，感應(yīng)電勢又處于最大，但極性相反。/23/22V0P 1P /41P /23P /4o距離圖5.3.3 一個節(jié)距內(nèi)感應(yīng)電勢的變化圖6 一個節(jié)矩內(nèi)感應(yīng)電勢的變化數(shù)控技術(shù)2:0927 當移動到3/4節(jié)距位置時，又變?yōu)?，移動了一個節(jié)距后，又出現(xiàn)了初始情況?；呦鄬Χǔ卟煌恢茫ㄔ谝粋€節(jié)距內(nèi)），定尺感應(yīng)電勢變化如下圖，從圖中可

12、見，感應(yīng)電勢近似于余弦函數(shù)變化了一個周期。/23/22V0P 1P /41P /23P /4o距離圖5.3.3 一個節(jié)距內(nèi)感應(yīng)電勢的變化圖7 一個節(jié)矩內(nèi)感應(yīng)電勢的變化數(shù)控技術(shù)2:0928 若設(shè)滑尺繞組節(jié)距為P，它對應(yīng)的感應(yīng)電勢以余弦函數(shù)變化了2 ,滑尺移動距離為x時，則對應(yīng)感應(yīng)電勢以余弦函數(shù)將變化相位角。由此例關(guān)系 /2 = x / P 可得 = 2 x / P （3-7） 數(shù)控技術(shù)2:0929由此可見，在一個節(jié)距內(nèi)與x 是一一對應(yīng)的，通過測量定尺感應(yīng)電勢相位，即可測量出定尺相對滑尺的位移x。數(shù)控技術(shù)2:0930令Vs表示滑尺上一相繞組的激磁電壓 Vs = Vm sint式中 Vm為Vs的幅值

13、，則定尺繞組感應(yīng)電勢V0為 V0 = KVS cos =KV m cos sint （3-8）式中，K為耦合系數(shù)，由式（3-7）求得。數(shù)控技術(shù)2:0931 感應(yīng)同步器作為位置檢測裝置安裝在數(shù)控機床上，它有兩種工作方式：鑒相方式和鑒幅方式。一）鑒相方式 在這種工作方式下，給滑尺的sin繞組和cos繞組分別通以幅值相等、頻率相同、相位相差900的交流電壓 Vs = Vm sin t Vc = Vm cos t （3-9）3.2 3.2 感應(yīng)同步器的應(yīng)用感應(yīng)同步器的應(yīng)用 數(shù)控技術(shù)2:0932 激磁信號將在空間產(chǎn)生一個以為頻率移動的行波。磁場切割定尺導(dǎo)片，并在其中感應(yīng)出電勢，該電勢隨著定尺與滑尺相對位

14、置不同而產(chǎn)生超前或滯后的相位差。按照疊加原理可以直接求出感應(yīng)電勢 V0 = K Vm sin tcos - K Vm cos t sin = K Vm sin （ t - ） （3-10）式中，由式（3-7）求得，即 = 2 x / P 。 數(shù)控技術(shù)2:0933 在這種工作方式下，給滑尺的正弦繞組和余弦繞組分別通以頻率相同、相位相同，但幅值不同的交流電壓。Vs = Vm sina電電sin t (a電電 相當于式（相當于式（3-10）中的）中的 ) Vc = Vm cosa電電 cos t二)鑒幅方式數(shù)控技術(shù)2:0934 此時，若滑尺相對定尺移動一個距離x，其對應(yīng)的相移為a機，那么在定尺上感應(yīng)

15、電勢為 V0 = KVm sin a電 sin t cos a機 - KVm cos a電 sin t sin a機 = KVm sin t(sin a電 cos a機- cos a電sin a機) = KVm sin t sin(a機 - a電 ) （3-11） 由上式可知，若電氣角a電 已知，只要測量出V0的幅值KVm sin(a機 - a電),便可間接地求出a機數(shù)控技術(shù)2:0935若a機 = a電，則V0 = 0，V0 等于零，說明電氣角a電的大小就是角位移a機的值。數(shù)控技術(shù)2:0936 假定激磁電壓的a電 與定尺、滑尺的實際位置a機不一致時，設(shè)a機 = a電 + a，則由式（3-11）

16、得 V0 = KVmsintsin(a電 + a a電) =KVmsintsin a 在 a 很小時，sin a a，故上式可近似表示為V0 KVmsint a又 a= 2 x / P (由式3-7得到)所以 V0 （K2 / P Vm sint） x (3-12)數(shù)控技術(shù)2:0937 上式表明，當位移 x很小時，V0 幅值與 x的幅值成正比。這就是對位移增量進行高精度細分的依據(jù)。例如，當 x=0.01mm時，使V0達到某一門檻電平，并產(chǎn)生一個脈沖信號，用這個脈沖信號又去控制修改激磁電壓線路，使其產(chǎn)生合適的Vs 和 Vc ，從而使V0重新為零。該方法與旋轉(zhuǎn)變壓器幅值工作方式相同。在這里使用這種

17、方法，把位移量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量脈沖，以達到測量和控制的目的。數(shù)控技術(shù)2:0938w 精度高 w 工作可靠、抗干擾性強 w 維修簡單、壽命長 w 測量距離長 w 工藝性好、成本低、便于成批生產(chǎn) 3.3 3.3 感應(yīng)同步器檢測裝置的優(yōu)點感應(yīng)同步器檢測裝置的優(yōu)點數(shù)控技術(shù)2:0939 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機床上使用很廣泛的位置檢測裝置。同時也用于速度檢測，作為速度檢測裝置。 脈沖編碼器分光電式、接觸式和電磁感應(yīng)式三種。從精度和可靠性方面來看，光電式脈沖編碼器優(yōu)于其他兩種。數(shù)控機床上主要使用光電式脈沖編碼器。4.1 脈沖編碼器結(jié)構(gòu)脈沖編碼器結(jié)構(gòu)1235467圖5.

18、4.1 光電脈沖編碼器結(jié)構(gòu)示意圖1.電路板 2.圓光柵 3.指示光柵 4.軸 5.光敏元件 6.光源 7.連接法蘭圖8 光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)數(shù)控技術(shù)2:0941 脈沖編碼器是一種增量檢測裝置，它的型號是由每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)來區(qū)分。 光電脈沖編碼器的結(jié)構(gòu)如圖8所示。在一個圓盤的圓周上刻有相同間距線紋，分為透明和不透明的部分，稱為圓光柵與工作軸一起旋轉(zhuǎn)。與圓光柵相對平行地放置一個固定的扇形薄片，稱為指示光柵，上面制有相差1/4節(jié)距的兩個狹縫（在同一圓周上，稱為辯向狹縫）。數(shù)控技術(shù)2:0942脈沖編碼器是一種增量檢測裝置，它的型號是由每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)來區(qū)分。數(shù)控機床上常用的有：2000P/r、2500

19、 P/r和3000 P/r等。 這種檢測方式的特點是：檢測方式是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動力矩小；由于光電變換性能的提高，可得到較快的響應(yīng)速度。其缺點是抗污染能力差，容易損壞。 數(shù)控技術(shù)2:0943 此外還有一個零位狹縫（一轉(zhuǎn)發(fā)出一個脈沖）。脈沖編碼器通過十字連接頭或鍵與伺服電機相連，它的法蘭盤固定在電機端面上，罩上防護罩，構(gòu)成一個完整的檢測裝置。 數(shù)控技術(shù)2:09444.2 光電脈沖編碼器的工作原理光電脈沖編碼器的工作原理 數(shù)控技術(shù)2:0945 當圓光柵旋轉(zhuǎn)時，光線透過兩個光柵的線紋部分，形成明暗相間的條紋。光電元件接受這些明暗相間的光電信號，并轉(zhuǎn)換為交替變化的電信號，該信號為兩組近似于

20、正弦波的電流信號A和B（見圖9）。A和B信號相位相差90o，經(jīng)放大和整形變?yōu)榉讲?。通過兩個光柵的信號，還有一個“一轉(zhuǎn)脈沖”，稱為Z相脈沖，該脈沖也是通過上述處理得來的。Z脈沖用來產(chǎn)生機床的基準點。 數(shù)控技術(shù)2:0946 脈沖編碼器輸出信號有A、A、B、B、Z、Z等信號，這些信號作為位移測量脈沖，以及經(jīng)過頻率/電壓變換換作為速度反饋信號，進行速度調(diào)節(jié)。 wtiAB90o o節(jié)距PAB90o oo 圖9 脈沖編碼器輸出波形 數(shù)控技術(shù)2:0947 光電脈沖編碼器在數(shù)控機床上，用在數(shù)字比較的伺服系統(tǒng)中，作為位置檢測裝置，將檢測信號反饋給數(shù)控裝置。 光電脈沖編碼器將位置檢測信號反饋給CNC裝置有兩種方式

21、：一是適應(yīng)帶加減計數(shù)要求的可逆計數(shù)器，形成加計數(shù)脈沖和減計數(shù)脈沖。二是適應(yīng)有計數(shù)控制和計數(shù)要求的計數(shù)器，形成方向控制信號和計數(shù)脈沖。 數(shù)控技術(shù)2:0948差分整形放大差分整形放大A1B1A1微分微分y1y2減計數(shù)加計數(shù)AABB圖10 適應(yīng)帶加減計數(shù)要求的電路圖 數(shù)控技術(shù)2:0949 將A1脈沖和它的反向信號A1脈沖進行微分（圖中為上升沿微分）作為加、減計數(shù)脈沖。B1脈沖信號被用作加、減計數(shù)脈沖，正走時（A脈沖超前B脈沖），由y2門輸出加計數(shù)脈沖，此時y1門輸出為低電平；反走時（B脈沖超前A脈沖），由y1門輸出減計數(shù)脈沖，此時y2門輸出為低電平。 脈沖編碼器的輸出脈沖信號A、A、B、B經(jīng)過差分驅(qū)

22、動和差分接收進入CNC裝置，再經(jīng)過整形放大電路變?yōu)锳1、B1、兩路脈沖。低 電 平ABAA1微分A1微分y1y2 A 超前（正走） 圖11 脈沖編碼器應(yīng)用數(shù)控技術(shù)2:0951 5.1 絕對值編碼器的種類和工作原理 一）絕對值編碼器的種類 絕對值編碼器是一種直接編碼和直接測量的檢測裝置。它能指示絕對位置，沒有累計誤差，電源切除后，位置信息不丟失。常用的編碼器有編碼盤和編碼尺，通稱為碼盤。 從編碼器使用的計數(shù)制來分類，有二進制編碼、二進制循環(huán)碼（葛萊碼）、二十進制碼等編碼器。 數(shù)控技術(shù)2:0952 從結(jié)構(gòu)來分類，有接觸式、光電式和電磁式等幾種。最常用的是光電式二進制循環(huán)碼編碼器。 若碼盤順時針轉(zhuǎn)動

23、，就可依次得到按規(guī)定編碼的數(shù)字信號輸出代表二進制的“1”或“0”等數(shù)字信號，如果電刷安裝不準就會造成誤差。 數(shù)控技術(shù)2:0953 圖12 接觸式碼盤 電刷絕緣體導(dǎo)體R RE E20212223W WW WW W 圖示碼盤，每個碼道上有一個電刷與之接觸，最里面一層有一導(dǎo)電公用區(qū)，與各碼道導(dǎo)電部分聯(lián)在一起，而與絕緣部分分開。二）工作原理 數(shù)控技術(shù)2:0954三）混合式絕對值編碼器 這種編碼器是把增量制碼與絕對制碼同做在一塊碼盤上。在圓盤的最外圈是高密度的增量條紋，中間有四個碼道組成絕對式的四位葛萊碼，每1/4同心圓被葛萊碼分割為16個等分段。圓盤最里面有發(fā)一轉(zhuǎn)信號狹縫。 數(shù)控技術(shù)2:0955 光柵

24、用于光譜分析和光波波長的測定，是測量數(shù)控機床工作臺位移的光電檢測元件。光柵分為物理光柵和計量光柵。 6.1 光柵的結(jié)構(gòu) 物理光柵刻線細密，用于光譜分析和光波波長的測定。計量光柵比較而言刻線較粗，但柵距也較小，在0.0040.25mm之間，測量的位置精度非常高，分辨率也很高，達0.1m，主要用在數(shù)字檢測系統(tǒng)。數(shù)控技術(shù)2:0956光柵傳感器為動態(tài)測量元件，按運動方式分為長光柵和圓光柵：長光柵用來測量直線位移；圓光柵用來測量角度位移。根據(jù)光線在光柵中的運動路徑分為透射光柵和反射光柵。一般光柵傳感器都是做成增量式的，也可以做成絕對值式的。目前光柵傳感器應(yīng)用在高精度數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)中，其精度僅次于激光

25、式測量。在加工中心等高精度數(shù)控機床上應(yīng)用較廣。 6.2 長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu) 數(shù)控技術(shù)2:09576.2 長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu) 光柵是由光源、聚光鏡、主光柵、指示光柵和光敏元件等構(gòu)成。 主光柵和指示光柵分別安裝在機床的移動部件及固定部件上，兩者相對移動，相互平行，它們之間保持0.05mm或0.1mm的間隙。 數(shù)控技術(shù)2:0958 光柵是由標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標尺光柵一般固定再機床活動部件上（如工作臺上），光柵讀數(shù)頭裝在機床固定部件上。指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。當光柵讀數(shù)頭相對與標尺光柵移動時，指示光柵便在標尺光柵上相對移動。 6.2 長光柵檢

26、測裝置的結(jié)構(gòu)長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu) 數(shù)控技術(shù)2:0959 光柵的線紋相互平行，線紋之間的距離稱為柵距。對于圓光柵，這些線紋是圓心角相等的向心條紋。兩條向心紋線之間的夾角稱為柵距角。 柵距和柵距角是光柵的重要參數(shù)。 對于長光柵，金屬反射光柵的線紋密度為2550/mm；玻璃透射光柵為100250/mm。對于圓光柵，一周內(nèi)刻有10800條線紋（圓光柵直徑為270mm，360進制）。 數(shù)控技術(shù)2:0960 光柵尺是指標尺光柵和指示光柵，它們是用真空鍍膜的方法光刻上均勻密集線紋的透明玻璃片或長條形金屬鏡面。光柵的線紋相互平行，線紋之間的距離（柵距）相等。一）光柵尺 數(shù)控技術(shù)2:0961 對于圓光柵，這些線

27、紋是等柵距角的向心條紋。柵距和柵距角是光柵的重要參數(shù)。對于長光柵，線紋密度一般為2550/mm（金屬反射光柵），100250/mm（玻璃透射光柵）。對于圓光柵，一周內(nèi)10800條（直徑為270mm，360進制）線紋。 數(shù)控技術(shù)2:0962 光柵讀數(shù)頭又叫光電轉(zhuǎn)換器，它把光柵莫爾條紋變成電信號。讀數(shù)頭都是由光源，透鏡、指示光柵、光敏元件和驅(qū)動線路組成。圖中的標尺光柵不屬于光柵讀數(shù)頭，但它要穿過光柵讀數(shù)頭，且保證與指示光柵有準確的相互位置關(guān)系。光柵讀數(shù)頭還有分光讀數(shù)頭、反射讀數(shù)頭和鏡像讀數(shù)頭等幾種。 二）光柵讀數(shù)頭 數(shù)控技術(shù)2:0963 當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋成一小角度放置兩個光柵尺

28、時，造成兩光柵尺上線紋相互交叉。在光源的照射下，交叉點附近的小區(qū)域內(nèi)黑線重疊，形成黑色條紋，其他部分為明亮條紋。這種明、暗相間的條紋稱為“莫爾條紋”。莫爾條紋與光柵線紋幾乎成垂直方向排列。嚴格地說，是與兩片光柵線紋交角地平分線相垂直。 6.2 工作原理 數(shù)控技術(shù)2:0964圖14 橫向莫爾條紋 數(shù)控技術(shù)2:0965莫爾條紋特性 1. 用平行光束照射光柵時，莫爾條紋由亮帶到暗帶，再由暗帶到亮帶，透過地光強度分布近似于余弦函數(shù)。2.起放大作用。 用W表示莫爾條紋寬度，P表示柵距，表示光柵線紋間的夾角，則WP/sin。由于角很小，sin，則WP/ 。若P0.01mm，0.01弧度，則由上式可得W1mm，即把光柵距轉(zhuǎn)換成放大100倍的莫爾條紋寬度。數(shù)控技術(shù)2:09663.起平均誤差作用。 莫爾條紋是由若干光柵線紋干涉形成，例如100線/mm的光柵，10mm寬的莫爾條紋就由1000條線紋組成，這樣柵距之間的相鄰誤差就被平均化了，消除了柵距不均勻造成的誤差。 數(shù)控技術(shù)2:0967 當光柵移動一個柵距時，莫爾條