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論直線光柵尺的結構原理及使用方法進行分析說明(下)

2018-12-11 1601次瀏覽 來源:網絡

  論直線光柵尺的結構原理及使用方法進行分析說明(下)

光柵尺_海德漢光柵尺

  直線光柵尺是所有采用閉環控制機床和設備上進給軸的*佳位置控制檢測器件*。用直線光柵尺控制位置的控制環包括了全部進給機構,可以檢測出機械傳遞誤差并能在控制系統電路中給子修正。因此,它能消除以下潛在誤關源:1由于滾珠絲杠溫度特性導致的位置誤差。2 反向間隙。3 滾珠絲杠螺距誤差導致的運動特性誤差。

  數控機床目前所使用的光柵尺分為增量式光柵尺*式光柵尺兩類。本文將以HEIDENHAIN公司生產的直線光柵尺為例,將其結構、原理及使用方法進行分析與說明,并與西J子840D Power line數控系統相結合,說明其參數配置。

  光柵尺輸出的是電壓型信號,標尺光柵移動一個柵距,輸出電信號就會變化一個周期。就以方波型號光柵尺為例,增量信號用相位差為90電子角的兩路方波脈沖信號Ual和Ua2進行傳輸。參考點信號包括一個或多個參考脈沖Ua0,它由增量信號觸發。此外,內置電子電路還生成其反相信號,實現無噪聲信號傳輸,以此消除共模干擾、直流分量和偶次諧波。增量光柵尺應用HEIDENHAIN的單場掃描原理,即在整個掃描過程中,光線將穿過掃描單元(掃描掩模、玻璃刻尺) 上的一個整體區域后,被光電池接收。這種原理要比四場掃描原理有很大優勢。因為在光電池的接收區域內包含有多個掃描組,這些掃描組可以單獨接收光線,由此產生了多組獨立的位置信號。這些信號通過冗余校驗技術,得到*終的位置值。這組位置值中的Ual和Ua2以及參考點脈沖Ua0經CNC處理,即可獲得機床上的坐標位置。而由于Ual和Ua2的相位差為900電子角,可根據這個特點來獲得光柵尺的移動方向。通過對方波脈沖進行計數,可計算得到光柵尺的位移和速度。

  1.增量光柵尺

  增量光柵尺采用的是增量測量法。增量測量法的光柵由周期性的柵狀線條組成。位置信息通過計算自某點開始的增量數(測量步距數) 獲得。由于必須用*參考點確定位置值,因此在光柵尺或光柵尺帶上還刻有一個帶參考點的軌道。益考點確定的光柵尺*位置值可以精確到一個測量步距。增量光柵尺需要通過外部控制器(如CNC) 計算輸出脈沖的數量來確定實際位置,而且使用增量光柵尺的數控機床必須通過“回參考點”操作來確定計數基準與進行實際位置“清零”

  2.*光柵尺

  *光柵尺采用的是*測量法。當光柵尺通電時就可立即提供*位置值,并提供給后續電子設備供其隨時讀取,而無需移動機床軸執行參考點回零操作。*位置信息來自光柵尺*位置軌道,它由一系列*碼組成。單獨的增量刻軌信號用于細分處理后得到位置值,同時也能生成供選用的增量信號。

  *光柵尺僅包含兩組刻線軌道,即*位置值刻軌和增量值刻軌。*位置值刻軌采用偽隨機編碼規則刻蝕出條形刻線。這種排列后的刻線在測量方向上的每一個位置都是*的、不重復的。光源照射光柵,通過指示光柵和標尺光柵后的光線由專]的光感應元件接收并處理,即可得到*位置信息。增量軌刻線的柵距為20u m,該信號用于細分處理,以得到高的測量步距。HEIDENHAIN公司設計制造的LC系列*光柵尺,就是采用了這種偽隨機編碼產生*位置信號的。此外,由于應用了HEIDENHAIN公司的單場掃描技術,指示光柵中設計了大的掃描區域(包含四個小掃描區域),可以同時接受四組位置信息,并通過冗余校驗技術,提高位置值的準確性和可靠性,以及增強光柵尺本身的抗污染能力。


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