2.2光栅位移传感器在机床工作台上的应用（课件）-《传感器检测技术》同步教学（华南理工大学出版社）

项目二：位移检测 电子课件 学习重点 学习重点 掌握电位器传感器的原理和应用 掌握光栅位移传感器的基本原理 理解超声波传感器的基本原理 目 录 任务一：机械式位移测量仪 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 任务三、简易汽车倒车雷达 过度页 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 任务引入 任务引入 数控机床是制造业不可缺少的设备，它的应用是制造业现代化的必然趋势。为了提高数控机床的加工精度，必须采用高精度的检测装置，特别是工作台的位移检测精度。 任务引入 光栅作为一种高精度的直线位移传感器，在数控机床上用于测量工作台的位移常用于构成位置闭环伺服系统。那么，光栅是如何对机床工作台位移检测的哪？ 任务分析 任务分析 机床工作台采用光栅传感器进行位移检测，目前应用十分广泛。本任务将结合光栅传感器的相关知识，介绍工作台位移检测。 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 （a）测量线位移的长光栅 （b） 测量角位移的圆光栅 图2-16 光栅外观 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 光栅位移传感器的结构如图2-17所示。它主要由标尺光栅、指示光栅、光电器件和光源等组成。通常，标尺光栅和被测物体相连，随被测物体的直线位移而产生位移。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一般标尺光栅和指示光栅的刻线密度是相同的，而刻线之间的距离W称为栅距。光栅条纹密度一般为每毫米25、50、100、250条等。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 如果把两块栅距W相等的光栅平行安装，且让它们的刻痕之间有较小的夹角θ时，这时光栅上会出现若干条明暗相间的条纹，这种条纹称莫尔条纹，它们沿着与光栅条纹几乎垂直的方向排列，如图2-18所示。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 莫尔条纹是光栅非重合部分光线透过而形成的亮带，它由一系列四棱形图案组成，如图中的d—d线区所示。f— f线区则是由于光栅的遮光效应形成的。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 莫尔条纹 若光栅栅距为W，两个相邻莫尔条纹的间距为BH，（即莫尔条纹中两条暗纹或两条亮纹之间的距离）则有 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 这里θ是弧度，如果夹角为0.10，则θ=0.1/180*π,则BH=573W,相当于把栅距放大了573倍。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 5.细分技术 另一种方法是采用栅距细分技术，由于细分后计数脉冲提高了n倍，所以细分又称倍频，细分后可以在不增加刻线数的情况下较大地提高光栅的分辨力。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 ——常用的细分方法有四倍频细分法、十六倍频细分法、计算机细分法等。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 当光栅向左移动时，莫尔条纹向上移动，光电元件1和2分别输出如图2-23所示的电压信号u1、u2,经放大整形后得到相位相差90°的两个方波信号和。经反相后得到。 一、光栅的构造 二、工作原理 三、辨向原理 四、细分技术 任务二：光栅位移传感器在机床工作台上的应用 和经RC微分电路后得到两组光脉冲信号和分别加到与