光栅尺的基本原理
创建于01.03
1、光栅尺是什么？
光栅尺是一种高精度的线性测量系统，它根据光学原理来测量移动部件的位移。
光栅尺实际上就是一把尺子
我们在日常生活中都用过卷尽，卷尺上面是有刻度的(下图1)，我们需要把物体的长度与卷尺的刻度作为对比(下图2)，可以测量出物体的长度。
同样光栅尺也是有刻度的，这种刻度叫做光栅（下图3），是通过光刻刻在机体上，只不过它不是通过我们的眼睛来读取信息，而是通过配套的读数头(下图4)来读取位置信息。
2、光栅尺的组成部分
光栅尺的组成部分
3、光栅尺信号产生的原理
我们的光栅尺都采用了“成像式原理”，“成像式原理”是采用投射光生成信号。
两个具有相同或相近栅距的标尺光栅和指示光栅彼此相互运动，指示光栅的机体是透明的，而作为标尺光栅可以是透明的也可以是反射的。
当平行光穿过一个光栅时，在一定距离处形成明暗区，扫描光栅就位于该位置。
当两个光栅相对运动时 穿过光栅的光得到调制。如果狭缝对齐 则光线穿过；如果一个光栅的刻线与另一个光栅的狭缝对齐时，光线则无法通过。
光电池组将这些光强变化转化为电信号，特殊结构的指示光栅将光强调制为接近正弦信号输出。
接下来我们看一下演示
明亮区域是我们前面所提到的”狭缝区域“，黑暗的区域是”刻线区“。当光栅移动时狭缝区对齐时，此时的光强最强，随着指示光栅的移动，当指示光栅的刻线区与标尺光栅的狭缝区对齐时，此刻光强最弱。
4、光栅尺的应用：全闭环与半闭环的区别
半闭环时(如下如所示)：
通过电机编码器加滚珠丝杠
位移值受丝杠螺距控制，反馈信号则由电机编码器提供，此时移动单元和反馈单元不统一。
所以半闭环无法检测到工作台和丝杆加速变形，热变形，丝杆螺距误差，反向误差，以及传动机构磨损等造成的误差。
简单的理解有可能出现电机编码器转动而工作台不一定会随之运动的情况。
全闭环时(如上图所示)：
通过光栅尺，在移动部件上直接进行位置检测
工作台有移动，光栅尺才会有反馈，移动单元与反馈单元统一。
所以可以消除半闭环时所产生的误差，进而提高机床的定位精度，重复定位精度。以达到增长机床的使用寿命的目的。
光栅尺在工业中的重要性
在工业生产中光栅尺被广泛地应用于各种测量设备和机械系统中
如：数控机床、激光切割机、三坐标测量等
它的重要性在于
它可以提供非常精确的位置信息
从而保证机械系统的准确性和稳定性
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