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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光柵尺協同控製，也稱為HEIDENHAIN光柵尺位移傳感器（HEIDENHAIN光柵尺傳感器）更高要求，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)中設計，可用作直線位移或者角位移的檢測(cè)。其測(cè)量輸出的信號(hào)為數(shù)字脈沖，具有檢測(cè)范圍大善謀新篇，檢測(cè)精度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)開展面對面。例如供給，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)，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)誤差的作用拓展應用。HEIDENHAIN光柵尺按照制造方法和光學(xué)原理的不同非常重要，分為透射光柵和反射光柵。
HEIDENHAIN光柵尺是由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成自動化方案。圖1所示的就是HEIDENHAIN光柵尺的結(jié)構(gòu)行動力。
光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源大力發展、會(huì)聚透鏡約定管轄、指示光柵、光電元件及調(diào)整機(jī)構(gòu)等組成集成技術。光柵讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)形式很多新創新即將到來，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(或稱硅光電池讀數(shù)頭、鏡像式讀數(shù)頭創新的技術、分光鏡式讀數(shù)頭設計能力、金屬光柵反射式讀數(shù)頭）。
莫爾條紋
以透射光柵為例有序推進，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適應性，并且兩個(gè)HEIDENHAIN光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的照射下深入開展，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(yán)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(duì)移過一個(gè)柵距空間廣闊，莫爾條紋移過一個(gè)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(duì)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深刻內涵、柵線角θ之間有下列關(guān)系競爭力。式中，θ的單位為rad逐步改善，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前來體驗，θ=0.01rad簡單化，則上式可得W=1，即光柵放大了100倍發揮重要帶動作用。
(3)均化誤差作用
莫爾條紋是由若干光柵條紋共用形成開拓創新，例如每毫米100線的光柵，10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋明確了方向，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了去完善，消除了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差初步建立。
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)位稱量進(jìn)行測(cè)量項目。高分辨率的HEIDENHAIN光柵尺一般造價(jià)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(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分，HEIDENHAIN光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法增產。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí)脫穎而出，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)的方法，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)積極影響。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。
在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)生產創效，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)分與判向功能進一步提升。例如，柵線為50線對(duì)/mm的HEIDENHAIN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(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(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量越來越重要，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向優化上下，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)改革創新。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波發揮重要作用，通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器自行開發。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創造性，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖保持穩定，需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形就此掀開，首先把它們整形為占空比為1：1的方波能力。然后，通過對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到HEIDENHAIN光柵尺的移動(dòng)方向長足發展。通過對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)紮實做，可以得到HEIDENHAIN光柵尺的位移和速度。
HEIDENHAIN光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活規模設備，可安裝在機(jī)床的不同部位支撐作用。
一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)（滑板）上，隨機(jī)床走刀而動(dòng)至關重要，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。其安裝方式的選擇必須注意切屑建設項目、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(shí)，則必須增加輔助密封裝置傳遞。另外充分，一般情況下，讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對(duì)機(jī)床靜止部件上的發生，此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定融合，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）。
1相結合、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)提升，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上相關性。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)部件上競爭力。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示範，移動(dòng)工作臺(tái)技術節能，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)要求發展基礎，則需設(shè)計(jì)加工一件HEIDENHAIN光柵尺基座延伸。
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）。(2)該基座通過銑推進高水平、磨工序加工開展面對面，保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外不斷發展，還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座便利性。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm拓展應用。安裝時(shí)，調(diào)整讀數(shù)頭位置實事求是，達(dá)到讀數(shù)頭與HEIDENHAIN光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右自動化方案，讀數(shù)頭與HEIDENHAIN光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。
2結構、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)安裝面上空間廣闊，但不要上緊，把千分表固定在床身上效果，移動(dòng)工作臺(tái)（主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng)）。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，調(diào)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(nèi)時(shí)線上線下，把M2螺釘上緊。
