新天光柵尺位移傳感器JCXE，機(jī)床磨床光柵尺
光柵尺位移傳感器光柵尺位移傳感器（簡(jiǎn)稱光柵尺），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測(cè)量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經(jīng)常應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床的閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，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，檢測(cè)精度高，響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。例如，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，以起到個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)誤差的作用。
光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學(xué)原理的不同，分為透射光柵和反射光柵。
結(jié)構(gòu)信息
光柵尺位移傳感器是有標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵般固定在機(jī)床活動(dòng)部件上，光柵讀數(shù)頭裝在機(jī)床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數(shù)頭中。右圖所示的就是光柵尺位移傳感器的結(jié)構(gòu)。
檢測(cè)裝置
光柵檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)光柵檢測(cè)裝置的關(guān)鍵部分是光柵讀數(shù)頭，它由光源、會(huì)聚透鏡、指示光柵、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，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、分光鏡式讀數(shù)頭、金屬光柵反射式讀數(shù)頭）。
工作原理
折疊莫爾條紋
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個(gè)小角度θ，并且兩個(gè)光柵尺刻面相對(duì)平行放置時(shí)，在光源的照射下，位于幾乎垂直的柵紋上，形成明暗相間的條紋。這種條紋稱為“莫爾條紋” (右圖所示)。嚴(yán)格地說，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，以W表示。
W=ω /2* sin（θ/2）=ω /θ 。[1]
紋具特征
(1)莫爾條紋的變化規(guī)律
兩片光柵相對(duì)移過個(gè)柵距，莫爾條紋移過個(gè)條紋距離。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)，變化期數(shù)與光柵相對(duì)位移的柵距數(shù)同步。
(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ω和光柵柵距W、柵線角θ之間有下列關(guān)系。式中，θ的單位為rad，W的單位為mm。由于傾角很小，sinθ很小，則
W=ω /θ
若ω ＝0．01mm，θ＝0.01rad，則上式可得W＝1，即光柵放大了100倍。
(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，10mm寬度的莫爾條紋就有1000條線紋，這樣?xùn)啪嘀g的相鄰誤差就被平均化了，消了由于柵距不均勻、斷裂等造成的誤差。
代理新天光柵尺位移傳感器JCXE，機(jī)床磨床光柵尺分類
光柵尺位移傳感器按照制造方法和光學(xué)原理的不同，分為玻璃透射光柵和金屬反射光柵。
測(cè)量分類
直線測(cè)量系統(tǒng)和直線開放式測(cè)量系統(tǒng)圓光柵測(cè)量系統(tǒng)角度測(cè)量系統(tǒng)，也叫圓光柵測(cè)量系統(tǒng)圓光柵測(cè)量系統(tǒng)
數(shù)據(jù)處理
光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測(cè)量。高分辨率的光柵尺般造價(jià)較貴，且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率，需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分，目（2006年）光柵尺位移傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí)，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)，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。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。
在個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。例如，柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺，其光柵柵距為0.02mm，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。由于位移是個(gè)矢量，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了共模干擾、直流分量和偶次諧波，通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。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，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖，需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形，先把它們整形為占空比為1：1的方波。然后，通過對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向。通過對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以得到光柵尺的位移和速度。代理新天光柵尺位移傳感器JCXE，機(jī)床磨床光柵尺
主要應(yīng)用
1、各類測(cè)量機(jī)構(gòu)、儀器的位移測(cè)量：彈簧試驗(yàn)機(jī)、三坐標(biāo)機(jī)、投影儀；
2、各類機(jī)床的數(shù)顯系統(tǒng)：車床、銑床、磨床、鏜床、電火花、鉆床等；
3、各類數(shù)控機(jī)床的配套使用：數(shù)控銑、加工中心、數(shù)控磨等；
4、光柵尺配接PLC,用于各類自動(dòng)化機(jī)構(gòu)的位移測(cè)量。
安裝指導(dǎo)
光柵尺位移傳感器的安裝比較靈活，可安裝在機(jī)床的不同部位。
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)，讀數(shù)頭固定在床身上，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、切削液及油液的濺落方向。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。另外，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，此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定，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、光柵尺位移傳感器安裝基面
安裝光柵尺位移傳感器時(shí)，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。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。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，移動(dòng)工作臺(tái)，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，則需設(shè)計(jì)加工件光柵尺基座。
基座要求做到：(1)應(yīng)加根與光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座（好基座長(zhǎng)出光柵尺50mm左右）。(2)該基座通過銑、磨工序加工，保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外，還需加工件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座。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)，調(diào)整讀數(shù)頭位置，達(dá)到讀數(shù)頭與光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右，讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。
2、光柵尺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，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M(jìn)4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí)，把M2螺釘徹底上緊。
在安裝光柵主尺時(shí)，應(yīng)注意如下三點(diǎn)：
(1) 在裝主尺時(shí)，如安裝超過1.5M以上的光柵時(shí)，不能象橋梁式只安裝兩端頭，尚需在整個(gè)主尺尺身中有支撐。(2)在有基座情況下安裝好后，好用個(gè)卡子卡住尺身中點(diǎn)（或幾點(diǎn)）。(3)不能安裝卡子時(shí)，好用玻璃膠粘住光柵尺身，使基尺與主尺固定好。
3、光柵尺位移傳感器讀數(shù)頭的安裝
在安裝讀數(shù)頭時(shí)，先應(yīng)保證讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭，其安裝方法與主尺相似。后調(diào)整讀數(shù)頭，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi)。
4、光柵尺位移傳感器限位裝置
光柵線位移傳感器全部安裝完以后，定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，以免機(jī)床加工產(chǎn)移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺。另外，用戶在選購(gòu)光柵線位移傳感器時(shí)，應(yīng)盡量選用超出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光柵尺，以留有余量。
5、光柵尺位移傳感器檢查
光柵線位移傳感器安裝完畢后，可接通數(shù)顯表，移動(dòng)工作臺(tái)，觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常。
在機(jī)床上選取個(gè)參考位置，來回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同（或回零）。另外也可使用千分表（或百分表），使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至零（或記憶起始數(shù)據(jù)），往返多次后回到初始位置，觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否致。
通過以上工作，光柵尺線位移傳感器的安裝就完成了。但對(duì)于般的機(jī)床加工環(huán)境來講，鐵屑、切削液及油污較多。因此，傳感器應(yīng)附帶加裝護(hù)罩，護(hù)罩的設(shè)計(jì)是按照傳感器的外形截面放大留定的空間尺寸確定，護(hù)罩通常采用橡皮密封，使其具備定的防水防油能力。
注意事項(xiàng)
（1）光柵尺位移傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。
（2）盡可能外加保護(hù)罩，并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴(yán)格防止任何異物進(jìn)入光柵尺傳感器殼體內(nèi)部。
（3）定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動(dòng)。
（4）為延長(zhǎng)防塵密封條的壽命，可在密封條上均勻涂上薄層硅油，注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上。
（5） 為保證光柵尺位移傳感器使用的可靠性，可每隔定時(shí)間用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面，保持玻璃光柵尺面清潔。
（6） 光柵尺位移傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂，光柵尺傳感器即失效了。
（7） 不要自行拆開光柵尺位移傳感器，更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距，否則方面可能破壞光柵尺傳感器的精度；另方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對(duì)摩擦，損壞鉻層也就損壞了柵線，以而造成光柵尺報(bào)廢。
（8） 應(yīng)注意防止油污及水污染光柵尺面，以免破壞光柵尺線條紋分布，引起測(cè)量誤差。
（9） 光柵尺位移傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表面，破壞光柵尺質(zhì)量。
JCXE-DF新天光柵尺應(yīng)用域
具有單層及雙層防護(hù)密封條。采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠，防水、防塵性能優(yōu)異，使用長(zhǎng)。防護(hù)等達(dá)到IP53。
具有可靠的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng)；瑒(dòng)部件采用已被驗(yàn)證為可靠耐用的高精度五軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì)，光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有重復(fù)定位性和高等的測(cè)量精度。
光柵玻璃尺采用先進(jìn)的光柵制作技術(shù)。可制作各種規(guī)格的高精度光柵玻璃尺，長(zhǎng)可做到3100mm（不接長(zhǎng)）。
由于光柵線位移傳感器不用附加的機(jī)械傳動(dòng)部件來確定線性軸的軸向移動(dòng)位，因此排除了系列可能出現(xiàn)的誤差源，可提高設(shè)備的定位精度，避免以下誤差：
◇ 滾軸絲桿受熱造成的位置誤差
◇ 絲桿間隙帶來的反向位置誤差
◇ 滾軸絲桿螺距誤差帶來的動(dòng)態(tài)誤差
新天光柵尺位移傳感器JCXE，機(jī)床磨床光柵尺
JCXE-DF新天光柵尺特點(diǎn)
新天光柵尺JCXE系列是由讀數(shù)頭、主尺和接口組成。玻璃光柵上均勻地刻有透光和小透光的線條，柵線為50線對(duì)/mm，其光柵柵距為0.02mm，采用四細(xì)分后便可得到分辯率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖。般情況卜，線條數(shù)按所測(cè)精度刻制，為了判別出運(yùn)動(dòng)方向，線條被刻成相位上相差90°的兩路。當(dāng)讀數(shù)頭運(yùn)動(dòng)時(shí)，接口電路的光電接收器分別產(chǎn)生A相和B相兩路相位相差90°的脈沖波.輸出信號(hào)再經(jīng)過數(shù)顯系統(tǒng)細(xì)分處理,分辨率是光柵期除以信號(hào)細(xì)分?jǐn)?shù),經(jīng)過電子信號(hào)細(xì)分處理分辨率可為5um或1um
光柵線位移測(cè)量系統(tǒng)主要應(yīng)用于直線移動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)線位移的精確顯示，已廣泛應(yīng)用于機(jī)床和測(cè)量?jī)x器。目該產(chǎn)已形成多種系列，種齊全，，技術(shù)精良，可供不同規(guī)格的各類機(jī)床、儀器數(shù)字化改造選用，還可根據(jù)用戶的特殊需要進(jìn)行特殊制作。
我公司光柵傳感器分為敞開式和封閉式兩類。其中敞開式為高精度型，主要用于精密儀器的數(shù)字化改造，高分辨率可達(dá)0.1um。封閉式則主要用于普通機(jī)床、儀器的數(shù)字化改造，輸出波形為方波(或正弦波)，按外形分類可分為小型尺、標(biāo)準(zhǔn)尺、大型尺三類，其中大型尺（JCXG型）長(zhǎng)可做到3100mm，長(zhǎng)尺可做到3100mm～15000mm（擁有接長(zhǎng)技術(shù)）。此外根據(jù)用戶需求，可提供各種安裝附件以方便系統(tǒng)安裝。
◇ 用于計(jì)量?jī)x器: JCXF、JCXE、JCXFS、JCXH系列。
◇ 用于機(jī)床設(shè)備：JCXF、JCXFS、JCXE、JCXK、JCXG、JCXGL系列。
◇ 用于注塑機(jī)設(shè)備的JCXEP拉桿式傳感器。
◇ 火花機(jī)、小孔機(jī)、線切割等干擾較大的設(shè)備需選用火花機(jī)用型傳感器。
JCXE-DF新天光柵尺產(chǎn)參數(shù)
| 型號(hào) | 分辨率 | 有效行程 | 大工作速度 | 準(zhǔn)確度 | |||
| 50～500mm | 510～1000mm | ||||||
| 標(biāo)準(zhǔn) | 高精度 | 標(biāo)準(zhǔn) | 高精度 | ||||
| JCXE1 | 1μm | 50～1000mm | 20m/min | ±5μm | ±3μm | ±8μm | ±5μm |
| JCXE5 | 5μm | 50～1000mm | 60m/min | ±5μm | ±3μm | ±8μm | ±5μm |
| JCXE0.5 | 0.5μm | 50～1000mm | 10m/min | ±5μm | ±3μm | ±8μm | ±5μm |
| JCXE0.2 | 0.2μm | 50～1000mm | 10m/min | ±5μm | ±3μm | ±8μm | ±5μm |
| JCXE0.1 | 0.1μm | 50～1000mm | 10m/min | ±5μm | ±3μm | ±8μm | ±5μm |
JCXE-DF新天光柵尺的安裝
、安裝位置：
1.新天光柵尺的工作長(zhǎng)度應(yīng)大于機(jī)床的大行程，以免將光柵尺撞壞。
2.光柵尺安裝平面，只要是非機(jī)械加工面，必須于光柵尺尺身面加墊片或用戶自制安裝塊墊平，以保證光柵尺與安裝面連接的穩(wěn)定可靠性。
3.安裝光柵尺時(shí)，尺身與機(jī)床導(dǎo)軌的平行度小于0.1MM，大不超過0.15MM，當(dāng)尺身工作長(zhǎng)度大于1000MM時(shí)，應(yīng)加裝安裝塊以尺身與導(dǎo)軌的平行度。
4.讀數(shù)頭兩側(cè)面與尺身面應(yīng)保證平行且對(duì)稱，讀數(shù)頭和尺身高低方向間隙在0.8MM-1MM之間，安裝時(shí)用墊塊調(diào)整間隙，安裝后抽去墊塊。
5.信號(hào)線的固定必須考慮到全部相關(guān)移動(dòng)距離，固定位置盡量在行程中央，并將多余的線扎好固定。
6．接地線聯(lián)接要右靠，用萬用表測(cè)量其接地電阻必須小于10Ω
盡可能符合阿貝原則；保證讀數(shù)頭和殼體的良好