光栅传感器及辨向电路.pptx

光栅传感器及辨向电路2014.04.15

主要内容一、光栅传感器的结构二、莫尔条纹形成的原理三、莫尔条纹的技术特点四、辨向电路五、光栅传感器对位移测量的流程

一、光栅传感器的结构光栅传感器由光源、透镜、光栅副（主光栅和指示光栅）和光电接收元件组成。

透射式光栅

光栅的外形及结构可移动电缆扫描头（移动部件固定）光栅尺

光栅副：指示光栅＋主光栅a+b=W称为光栅的栅距（或光栅常数）通常情况下，a=b=W/2

二、莫尔条纹形成的原理横向莫尔条纹的斜率莫尔条纹间距莫尔条纹的宽度BH由光栅常数与光栅夹角决定

三、莫尔条纹技术的特点（1）调整夹角即可得到很大的莫尔条纹的宽度，起到了 放大作用，又提高了测量精度。（2）莫尔条纹的光强度变化近似正弦变化，便于将电信号作进一步细分，即采用“倍频技术”。这样可以提高测量精度或可以采用较粗的光栅。（3）光电元件对于光栅刻线的误差起到了平均作用。刻线的局部误差和周期误差对于精度没有直接的影响。因此可得到比光栅本身的刻线精度高的测量精度。这是用光栅测量和普通标尺测量的主要差别。

+-位移正弦波莫尔条纹对应正弦波

四、辨向原理单个光电元件接收一固定点的莫尔条纹信号，只能判别明暗的变化而不能辨别莫尔条纹的移动方向，因而就不能判别运动零件的运动方向，以致不能正确测量位移。如果能够在物体正向移动时，将得到的脉冲数累加，而物体反向移动时可从已累加的脉冲数中减去反向移动的脉冲数，这样就能得到正确的测量结果。

辨向光路设置在相距的位置上设置两个光电元件1和2，以得到两个相位互差90°的正弦信号

辨向电路正向移动时脉冲数累加，反向移动时，便从累加的脉冲数中减去反向移动所得到的脉冲数，这样光栅传感器就可辨向。放大整形放大整形反向微分微分与门与门或门触发器可逆计数器延时

辨向电路各点波形图

被测物体位移莫尔条纹移动正弦波方波脉冲通过光栅转换通过光电元件转移整形转换逻辑电压转换故被测物体位移＝栅距×脉冲数五、光栅传感器对位移测量的流程

防护罩内为直线光栅光栅扫描头被加工工件切削刀具角编码器安装在夹具的端部光栅传感器在数控机床上的应用