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德國TURCK圖爾克光柵尺變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步
TURCK光柵尺發揮作用,也稱為TURCK光柵尺位移傳感器(TURCK光柵尺傳感器),是利用光柵的光學原理工作的測量反饋裝置。TURCK光柵尺經常應用于數(shù)控機床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中十分落實,可用作直線位移或者角位移的檢測規模。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖,具有檢測范圍大作用,檢測精度高,響應速度快的特點。例如勇探新路,在數(shù)控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測長遠所需,來觀察和跟蹤走刀誤差,以起到一個補償?shù)毒叩倪\動誤差的作用擴大。TURCK光柵尺按照制造方法和光學原理的不同非常完善,分為透射光柵和反射光柵。
TURCK光柵尺是由標尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成讓人糾結。圖1所示的就是TURCK光柵尺的結構性能。
光柵檢測裝置的關鍵部分是光柵讀數(shù)頭,它由光源不斷豐富、會聚透鏡方案、指示光柵、光電元件及調整機構等組成同時。光柵讀數(shù)頭結構形式很多實施體系,根據讀數(shù)頭結構特點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、鏡像式讀數(shù)頭幅度、分光鏡式讀數(shù)頭技術創新、金屬光柵反射式讀數(shù)頭)。
莫爾條紋
以透射光柵為例各有優勢,當指示光柵上的線紋和標尺光柵上的線紋之間形成一個小角度θ技術發展,并且兩個TURCK光柵尺刻面相對平行放置時,在光源的照射下資料,位于幾乎垂直的柵紋上自動化,形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋" (圖2所示)集成。嚴格地說規模最大,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關註度。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,以W表示更為一致。
W=ω /2* sin(θ /2)=ω /θ 各方面。
莫爾條紋具有以下特征:
(1)莫爾條紋的變化規(guī)律
兩片光柵相對移過一個柵距堅定不移,莫爾條紋移過一個條紋距離落地生根。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)技術的開發,變化周期數(shù)與光柵相對位移的柵距數(shù)同步成效與經驗。
(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健康發展、柵線角θ之間有下列關系提供了有力支撐。式中,θ的單位為rad堅實基礎,W的單位為mm積極。由于傾角很小,sinθ很小前景,則
W=ω /θ
若ω =0.01mm好宣講,θ=0.01rad,則上式可得W=1保障性,即光柵放大了100倍不斷進步。
(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線的光柵領先水平,10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋認為,這樣柵距之間的相鄰誤差就被平均化了,消除了由于柵距不均勻效率、斷裂等造成的誤差良好。
檢測與數(shù)據處理
電子細分與判向法
光柵測量位移的實質是以光柵柵距為一把標準尺子對位稱量進行測量。高分辨率的TURCK光柵尺一般造價較貴增強,且制造困難倍增效應。為了提高系統(tǒng)分辨率,需要對莫爾條紋進行細分橋梁作用,TURCK光柵尺傳感器系統(tǒng)多采用電子細分方法文化價值。當兩塊光柵以微小傾角重疊時,在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產生莫爾條紋講故事,隨著光柵的移動單產提升,莫爾條紋也隨之上下移動。這樣就把對光柵柵距的測量轉換為對莫爾條紋個數(shù)的測量置之不顧。
在一個莫爾條紋寬度內多樣性,按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細分與判向功能性能穩定。例如,柵線為50線對/mm的TURCK光柵尺規模,其光柵柵距為0.02mm數字化,若采用四細分后便可得到分辨率為5μm的計數(shù)脈沖,這在工業(yè)普通測控中已達到了很高精度作用。由于位移是一個矢量開展攻關合作,即要檢測其大小,又要檢測其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號情況正常。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波聯動,通常采用由低漂移運放構成的差分放大器各領域。由4個光敏器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端,從差分放大器輸出的兩路信號其相位差為π/2效果較好,為得到判向和計數(shù)脈沖集聚效應,需對這兩路信號進行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波廣泛應用。然后提升,通過對方波的相位進行判別比較,就可以得到TURCK光柵尺的移動方向要求。通過對方波脈沖進行計數(shù),可以得到TURCK光柵尺的位移和速度。
TURCK光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活開放以來,可安裝在機床的不同部位等形式。
一般將主尺安裝在機床的工作臺(滑板)上,隨機床走刀而動組合運用,讀數(shù)頭固定在床身上的特點,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研究與應用、切削液及油液的濺落方向適應性。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,則必須增加輔助密封裝置有效保障。另外激發創作,一般情況下,讀數(shù)頭應盡量安裝在相對機床靜止部件上稍有不慎,此時輸出導線不移動易固定探索,而尺身則應安裝在相對機床運動的部件上(如滑板)。
1、TURCK光柵尺線位移傳感器安裝基面
安裝TURCK光柵尺傳感器時重要作用,不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機床身上堅持先行,更不能安裝在打底涂漆的機床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機床相對運動的兩個部件上增幅最大。用千分表檢查機床工作臺的主尺安裝面與導軌運動的方向平行度具體而言。千分表固定在床身上,移動工作臺滿意度,要求達到平行度為0.1mm/1000mm以內奮戰不懈。如果不能達到這個要求,則需設計加工一件TURCK光柵尺基座的過程中。
基座要求做到:(1)應加一根與TURCK光柵尺尺身長度相等的基座(最好基座長出TURCK光柵尺50mm左右)合作。(2)該基座通過銑、磨工序加工損耗,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內。另外長遠所需,還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座形式。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm。安裝時非常完善,調整讀數(shù)頭位置傳遞,達到讀數(shù)頭與TURCK光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右,讀數(shù)頭與TURCK光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右不斷完善。
2發揮效力、TURCK光柵尺線位移傳感器主尺安裝
將光柵主尺用M4螺釘上在機床安裝的工作臺安裝面上,但不要上緊勞動精神,把千分表固定在床身上穩定發展,移動工作臺(主尺與工作臺同時移動)。用千分表測量主尺平面與機床導軌運動方向的平行度明顯,調整主尺M4螺釘位置更好,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內時,把M2螺釘上緊基礎上。