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论直线光栅尺的结构原理及使用方法进行分析说明(下)

2018-12-11 812次浏览 来源:网络

  论直线光栅尺的结构原理及使用方法进行分析说明(下)

光栅尺_海德汉光栅尺

  直线光栅尺是所有采用闭环控制机床和设备上进给轴的*佳位置控制检测器件*。用直线光栅尺控制位置的控制环包括了全部进给机构,可以检测出机械传递误差并能在控制系统电路中给子修正。因此,它能消除以下潜在误关源:1由于滚珠丝杠温度特性导致的位置误差。2 反向间隙。3 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差。

  数控机床目前所使用的光栅尺分为增量式光栅尺*式光栅尺两类。本文将以HEIDENHAIN公司生产的直线光栅尺为例,将其结构、原理及使用方法进行分析与说明,并与西J子840D Power line数控系统相结合,说明其参数配置。

  光栅尺输出的是电压型信号,标尺光栅移动一个栅距,输出电信号就会变化一个周期。就以方波型号光栅尺为例,增量信号用相位差为90电子角的两路方波脉冲信号Ual和Ua2进行传输。参考点信号包括一个或多个参考脉冲Ua0,它由增量信号触发。此外,内置电子电路还生成其反相信号,实现无噪声信号传输,以此消除共模干扰、直流分量和偶次谐波。增量光栅尺应用HEIDENHAIN的单场扫描原理,即在整个扫描过程中,光线将穿过扫描单元(扫描掩模、玻璃刻尺) 上的一个整体区域后,被光电池接收。这种原理要比四场扫描原理有很大优势。因为在光电池的接收区域内包含有多个扫描组,这些扫描组可以单独接收光线,由此产生了多组独立的位置信号。这些信号通过冗余校验技术,得到*终的位置值。这组位置值中的Ual和Ua2以及参考点脉冲Ua0经CNC处理,即可获得机床上的坐标位置。而由于Ual和Ua2的相位差为900电子角,可根据这个特点来获得光栅尺的移动方向。通过对方波脉冲进行计数,可计算得到光栅尺的位移和速度。

  1.增量光栅尺

  增量光栅尺采用的是增量测量法。增量测量法的光栅由周期性的栅状线条组成。位置信息通过计算自某点开始的增量数(测量步距数) 获得。由于必须用*参考点确定位置值,因此在光栅尺或光栅尺带上还刻有一个带参考点的轨道。益考点确定的光栅尺*位置值可以精确到一个测量步距。增量光栅尺需要通过外部控制器(如CNC) 计算输出脉冲的数量来确定实际位置,而且使用增量光栅尺的数控机床必须通过“回参考点”操作来确定计数基准与进行实际位置“清零”

  2.*光栅尺

  *光栅尺采用的是*测量法。当光栅尺通电时就可立即提供*位置值,并提供给后续电子设备供其随时读取,而无需移动机床轴执行参考点回零操作。*位置信息来自光栅尺*位置轨道,它由一系列*码组成。单独的增量刻轨信号用于细分处理后得到位置值,同时也能生成供选用的增量信号。

  *光栅尺仅包含两组刻线轨道,即*位置值刻轨和增量值刻轨。*位置值刻轨采用伪随机编码规则刻蚀出条形刻线。这种排列后的刻线在测量方向上的每一个位置都是*的、不重复的。光源照射光栅,通过指示光栅和标尺光栅后的光线由专]的光感应元件接收并处理,即可得到*位置信息。增量轨刻线的栅距为20u m,该信号用于细分处理,以得到高的测量步距。HEIDENHAIN公司设计制造的LC系列*光栅尺,就是采用了这种伪随机编码产生*位置信号的。此外,由于应用了HEIDENHAIN公司的单场扫描技术,指示光栅中设计了大的扫描区域(包含四个小扫描区域),可以同时接受四组位置信息,并通过冗余校验技术,提高位置值的准确性和可靠性,以及增强光栅尺本身的抗污染能力。


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