光柵尺位移傳感器，也稱光柵尺、光柵尺傳感器，是利用莫爾條紋的光學(xué)原理，對(duì)物體位置移動(dòng)的測(cè)量反饋裝置。通過(guò)檢測(cè)莫爾條紋個(gè)數(shù)，來(lái)“讀取”光柵刻度，然后再根據(jù)驅(qū)動(dòng)電路的作用，計(jì)算出物體的位移和速度。光柵尺位移傳感器的工作原理、分類及應(yīng)用

（莫爾條紋原理：是兩條線或兩個(gè)物體之間，以恒定的角度和頻率發(fā)生干涉的視覺結(jié)果。當(dāng)人眼無(wú)法分辨這兩條線或兩個(gè)物體時(shí)，只能看到干涉的花紋，這種光學(xué)現(xiàn)象中的花紋就是莫爾條紋。）

莫爾條紋應(yīng)用*廣泛的領(lǐng)域是光柵位移測(cè)量，根據(jù)莫爾條紋原理可以實(shí)現(xiàn)直線位移和角位移的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量，基于莫爾條紋數(shù)量與位移的關(guān)系實(shí)現(xiàn)精密位移測(cè)量，能夠滿足接觸、非接觸、小量程、大量程、一維、多維等各種需求的測(cè)量與控制反饋，廣泛應(yīng)用在程控、數(shù)控機(jī)床和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)、精密測(cè)量與定位、超精密加工、微電子IC制造、地震預(yù)測(cè)、質(zhì)量檢測(cè)、納米材料、機(jī)器人、微機(jī)電系統(tǒng)MEMS(Microelectro Mechanical Systems)、振動(dòng)檢測(cè)等眾多領(lǐng)域。光柵尺位移傳感器的工作原理、分類及應(yīng)用

一、光柵尺位移傳感器的分類光柵尺位移傳感器的工作原理、分類及應(yīng)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、反射光柵兩大類。
1、透射光柵
指光源與接收裝置分別放置在光柵尺的兩側(cè)，通過(guò)接收光柵尺透過(guò)來(lái)的衍射光變化來(lái)反應(yīng)位置變化。比較通用的是玻璃光柵。.

2、反射光柵
指光源與接收裝置安裝在光柵尺的同一側(cè)，通過(guò)接收光柵尺反射回來(lái)的衍射光變化來(lái)反應(yīng)位置變化。比較通用的有鋼帶光柵和玻璃光柵。.光柵尺位移傳感器的工作原理、分類及應(yīng)用

二、光柵尺位移傳感器的結(jié)構(gòu)
光柵尺位移傳感器是由標(biāo)尺光柵、光柵讀數(shù)頭兩部分組成。標(biāo)尺光柵一般固定在機(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。光柵尺位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖如下：

三、光柵尺位移傳感器的光柵檢測(cè)
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。

四、光柵尺位移傳感器的工作原理
當(dāng)指示光柵上的線紋與標(biāo)尺光柵上的線紋成一角度，來(lái)放置兩光柵尺時(shí)，必然會(huì)造成兩光柵尺上的線紋互相交叉。在光源的照射下，交叉點(diǎn)近旁的小區(qū)域內(nèi)由于黑色線紋重疊，因而遮光面積*小，擋光效應(yīng)*弱，光的累積作用使得這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)亮帶。
相反，距交叉點(diǎn)較遠(yuǎn)的區(qū)域，因兩光柵尺不透明的黑色線紋的重疊部分變得越來(lái)越少，不透明區(qū)域面積逐漸變大，即遮光面積逐漸變大，使得擋光效應(yīng)變強(qiáng)，只有較少的光線能通過(guò)這個(gè)區(qū)域透過(guò)光柵，使這個(gè)區(qū)域出現(xiàn)暗帶，從而便形成了我們所見到的爾條紋。光柵尺位移傳感器的工作原理、分類及應(yīng)用

五、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一個(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" 。嚴(yán)格地說(shuō)，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。

六、光柵尺位移傳感器的安裝
光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活，可安裝在機(jī)床的不同部位。
1、光柵尺線位移傳感器的安裝基面
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)加工一件光柵尺基座。
基座要求做到：
(1)應(yīng)加一根與光柵尺尺身長(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(guò)銑、磨工序加工，保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。
另外，還需加工一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、光柵尺線位移傳感器的主尺安裝
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(guò)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，*好用一個(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、光柵尺線位移傳感器讀數(shù)頭的安裝
在安裝讀數(shù)頭時(shí)，首先應(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、光柵尺線位移傳感器的限位裝置
光柵線位移傳感器全部安裝完以后，一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(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、光柵尺線位移傳感器檢查
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。