现代的自动控制系统中已广泛地采用光电传感器(如光栅尺)来解决轴的线位移、转速或转角的监测和控制问题。
RG2系列光栅尺是山读数头、光栅和接口组成。光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条,一般情况卜,线条数按所测精度刻制,为了判别出运动方向,线条被刻成相位上相差90“的两路。
当读数头运动时,接口电路的光电接收器分别产生A相和B相两路相位相差90“的脉冲波 光栅尺:利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置
光栅尺,也称为光栅尺位移传感器或光栅尺传感器,是通过利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。
光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同,分为透射光栅和反射光栅。
使用注意事项
光栅尺传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。
尽可能外加保护罩,并及时清理溅落在尺上的切屑和油液,严格防止任何异物进入光栅尺传感器壳体内部。
定期检查各安装联接螺钉是否松动。
为延长防尘密封条的寿命,可在密封条上均匀涂上一薄层硅油,注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。
为保证光栅尺传感器使用的可靠性,可每隔一定时间用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光栅尺面及指示光栅面,保持玻璃光栅尺面清洁。
光栅尺传感器严禁剧烈震动及摔打,以免破坏光栅尺,如光栅尺断裂,光栅尺传感器即失效了。
不要自行拆开光栅尺传感器,更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距,否则一方面可能破坏光栅尺传感器的精度;另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦,损坏铬层也就损坏了栅线,以而造成光栅尺报废。
应注意防止油污及水污染光栅尺面,以免破坏光栅尺线条纹分布,引起测量误差。
光栅尺传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作,以免腐蚀光栅铬层及光栅尺表面,破坏光栅尺质量。
光栅尺位移传感器,也称光栅尺、光栅尺传感器,是利用莫尔条纹的光学原理,对物体位置移动的测量反馈装置。通过检测莫尔条纹个数,来“读取”光栅刻度,然后再根据驱动电路的作用,计算出物体的位移和速度。
(莫尔条纹原理:是两条线或两个物体之间,以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果。当人眼无法分辨这两条线或两个物体时,只能看到干涉的花纹,这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹。)
莫尔条纹应用最广泛的领域是光栅位移测量,根据莫尔条纹原理可以实现直线位移和角位移的静态、动态测量,基于莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量,能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈,广泛应用在程控、数控机床和三坐标测量机、精密测量与定位、超精密加工、微电子IC制造、地震预测、质量检测、纳米材料、机器人、微机电系统MEMS(Microelectro Mechanical Systems)、振动检测等众多领域。
光栅尺,也称为光栅尺位移传感器(光栅尺传感器),是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中,可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲,具有检测范围大,检测精度高,响应速度快的特点。
例如,在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测,来观察和跟踪走刀误差,以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同,分为透射光栅和反射光栅。
光栅尺通过主光栅和指示光栅的相对位移,通过莫尔条纹产生正弦信号,经过处理电路已方波或者正弦的形式输出到表显示,光栅尺一般通过数显表供电,也有直接供24v 到PLC输出的 普通的光栅尺就是输出方波而已,只有编码尺不同的位置才会生成不同的电信号,一般是2进制编码。
光栅尺分为投射光栅和反射光栅。这两种类型的光栅尺是由于他们的制造方法的不同以及他们的光学原理的不同。常见的光栅尺的工作原理都是根据物理上莫尔条纹好的形成原理来进行工作的,换句话说就是光电折射。根据莫尔条纹的物理以及函数的性质,光栅尺有一个重要的特点就是放大作用。这时候的光栅尺就像人的眼睛一样,能看到机床工作的细微的差别并且将其放大。光栅尺与数显表配套的话,可以代替许多其他的机械表,像深度表和扭簧比较表等。光栅尺可以与其他的器材配套对测量结果用数字化结果显示出来,这在自动化的生产中是比较重要的一个工具了。
直接输出4-20mA电流量(或是其他模拟量的),可以在PLC中把他当成模拟量来处理。光栅尺输出A,B,RI 三路TTL 信号,每路信号驱动能力一般大于10mA。
光栅尺的输出信号多数是方波信号,常见的有两种:一种是TTL电平信号,另一种是RS422差分信号。有些厂商还能订做集电极开路输出信号(NPN和PNP两种)。对于PLC来说,不是所有信号都适用。PLC的主单元和高速计数模块可以直接接收集电极开路输出信号。
TTL电平信号输出可以用于单片机或DSP,但不能直接用于PLC。需要加一个直流电子开关模块,把TTL电平信号转换成集电极开路输出信号。对于低速移动部件,几乎没什么影响。但对于高速移动的部件,这会带来信号的延迟,甚至周期信号的丢失。
工作原理: 发格绝对式直线光栅尺采用了两种测量方式:一种基于玻璃材质上制作刻线,采用光学透射方式产生位移信号,检测长度可达3040 mm。
另一种基于钢带材质上制作刻线,采用光学反射方式产生位移信号。
无论在玻璃材质还是钢带材质上,两条刻线方式都是一样的,一条刻线用于产生常用的1Vpp正弦波信号(与增量式直线光栅尺相同),另一条刻线用于产生在全长上不重复的连续二进制代码。
FAGOR绝对式直线光栅尺采用了高精度的光学器件读取绝对位置信号信息。
数字通讯协议: 通讯协议是直线光栅尺与控制器之间的通讯语言,绝对式直线光栅尺可以通过通讯协议与机床控制器(数控、可编程控制器、驱动等)连接。
使用通讯协议的类型取决于控制器的生产制造商,FAGOR能够提供通讯协议类型不同的绝对式直线光栅尺,用于兼容市场上常见的控制系统,例如:FAGOR、FANUC、西门子、三菱、松下等。 发格绝对式直线光栅尺与目前市场上的几种常见数控系统的伺服驱动器相连接时,各自采用的信号方式有所不同。
有的既使用绝对数字信号同时也使用1Vpp增量信号,而有的只使用绝对数字信号。
通过USB端口连接PC机: 使用FAGOR提供的信号转换器,可通过USB端口将绝对式直线光栅尺与PC机连接起来。
三坐标的光栅尺有两种,金属反射光栅和玻璃透射光栅,这两种光栅上都有细小的刻度线,类似于我们用的卡尺刻度,只是精度非常高,每条刻线的距离为20um。20um是光栅尺的物理分辨率;而市场上海德汉的光栅尺标称精度为0.039um,是物理精度再用软件512倍细分的结果。
当三坐标移动时,光栅系统的读数装置直接读光栅刻度的发式,输出移动的距离参数。
光栅传感器是光机电一体化结构,光栅尺是由玻璃制做,外壳是由型铝材料。当环境温度变化时,必然会引起结构尺寸改变导致光栅栅距的变化,带来检测误差。
设定环境温度为20℃时为检测标准值,与标准值比较测出温度变化时带来的位移误差值,即时测出位移误差一温度特殊性性曲线,由特性曲线拟合出误差一温度方程式,作为软件温度误差修正的基础。本系统软件采用模块化结构,软件编制简洁,紧凑合理。
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