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德國SICK施克光柵尺柵距ω、柵線角θ之間有下列關(guān)系
SICK光柵尺傳遞,也稱為SICK光柵尺位移傳感器(SICK光柵尺傳感器)充分,是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。SICK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)中的發生,可用作直線位移或者角位移的檢測融合。其測量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖,具有檢測范圍大相結合,檢測精度高提升,響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。例如相關性,在數(shù)控機(jī)床中常用于對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)進(jìn)行檢測競爭力,來觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用的必然要求。SICK光柵尺按照制造方法和光學(xué)原理的不同的過程中,分為透射光柵和反射光柵。
SICK光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成狀況。圖1所示的就是SICK光柵尺的結(jié)構(gòu)範圍和領域。
光柵檢測裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源業務、會(huì)聚透鏡、指示光柵有所增加、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)形式很多傳遞,根據(jù)讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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)頭讓人糾結、鏡像式讀數(shù)頭、分光鏡式讀數(shù)頭發揮效力、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)全面革新。
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結構,并且兩個(gè)SICK光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)空間廣闊,在光源的照射下落到實處,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)營造一處。嚴(yán)格地說服務水平,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保供,以W表示能力建設。
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(duì)移過一個(gè)柵距技術創新,莫爾條紋移過一個(gè)條紋距離醒悟。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)生產體系,變化周期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步新模式。
(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高質量、柵線角θ之間有下列關(guān)系應用情況。式中,θ的單位為rad,W的單位為mm也逐步提升。由于傾角很小,sinθ很小能力和水平,則
W=ω /θ
若ω =0.01mm組織了,θ=0.01rad,則上式可得W=1註入了新的力量,即光柵放大了100倍表現。
(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線的光柵不要畏懼,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋最為突出,這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了逐步改善,消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
檢測與數(shù)據(jù)處理
電子細(xì)分與判向法
光柵測量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測量落實落細。高分辨率的SICK光柵尺一般造價(jià)較貴,且制造困難組成部分。為了提高系統(tǒng)分辨率深入闡釋,需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,SICK光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法高效化。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí)大大提高,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動(dòng)完成的事情,莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)調整推進。這樣就把對(duì)光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測量。
在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)研究成果,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)分與判向功能發展契機。例如,柵線為50線對(duì)/mm的SICK光柵尺機製性梗阻,其光柵柵距為0.02mm齊全,若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖,這在工業(yè)普通測控中已達(dá)到了很高精度改造層面。由于位移是一個(gè)矢量機製,即要檢測其大小,又要檢測其方向大面積,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)發力。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波生產效率,通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器反應能力。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,從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為π/2競爭激烈,為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖投入力度,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波學習。然后技術,通過對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較,就可以得到SICK光柵尺的移動(dòng)方向改革創新。通過對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)最新,可以得到SICK光柵尺的位移和速度。
SICK光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活自行開發,可安裝在機(jī)床的不同部位模樣。
一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)(滑板)上取得顯著成效,隨機(jī)床走刀而動(dòng),讀數(shù)頭固定在床身上數據顯示,盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方責任。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實現。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)持續向好,則必須增加輔助密封裝置。另外,一般情況下不容忽視,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)易固定記得牢,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)組建。
1、SICK光柵尺線位移傳感器安裝基面
安裝SICK光柵尺傳感器時(shí)的可能性,不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上進一步推進,更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上不可缺少。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)部件上系列。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。千分表固定在床身上服務為一體,移動(dòng)工作臺(tái)方案,要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。如果不能達(dá)到這個(gè)要求相互配合,則需設(shè)計(jì)加工一件SICK光柵尺基座統籌發展。
基座要求做到:(1)應(yīng)加一根與SICK光柵尺尺身長度相等的基座(最好基座長出SICK光柵尺50mm左右)。(2)該基座通過銑積極回應、磨工序加工慢體驗,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外全會精神,還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座左右。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm。安裝時(shí)的過程中,調(diào)整讀數(shù)頭位置物聯與互聯,達(dá)到讀數(shù)頭與SICK光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右,讀數(shù)頭與SICK光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右範圍和領域。
2取得了一定進展、SICK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,但不要上緊,把千分表固定在床身上有所增加,移動(dòng)工作臺(tái)(主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng))完善好。用千分表測量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度,調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置供給,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí)同期,把M2螺釘上緊。