發(fā)布時間： 2013-02-27 點(diǎn)擊次數(shù)： 2499次
FAGOR光柵尺 之 增量式直線光柵尺
標(biāo)簽:數(shù)控系統(tǒng)光柵尺機(jī)床驅(qū)動器CNC
原文地址：FAGOR光柵尺 之增量式直線光柵尺作者：FAGOR_CNC
使用直線光柵尺可以不需任何機(jī)械傳動裝置轉(zhuǎn)換而直接檢測運(yùn)動軸的位移信息。由于直線光柵尺和機(jī)床軸的運(yùn)動一致，可直接將當(dāng)前的位移信息傳輸給控制系統(tǒng)，從而避免了機(jī)械傳動產(chǎn)生的誤差。常見的誤差如：機(jī)床熱膨脹變形、絲桿螺距誤差等。機(jī)床使用了直線光柵尺后，可將這些誤差zui小化。
直線光柵尺尺身采用封閉式結(jié)構(gòu)，由堅(jiān)固的鋁合金殼體構(gòu)成，用于保護(hù)內(nèi)部的刻線玻璃或鋼帶以及光電轉(zhuǎn)換裝置。橡膠密封條的作用是防止碎屑、液體及灰粒等從讀數(shù)頭尺身連接處進(jìn)入，同時又要使讀數(shù)頭移動中的摩擦力zui小，以保證被傳送的位移信息準(zhǔn)確可靠。直線光柵尺尺身兩端預(yù)留了進(jìn)氣孔，通常的密封防護(hù)滿足IP53標(biāo)準(zhǔn)，如果通入壓縮空氣可將密封防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)提高
到IP64。
增量式直線光柵尺由于使用環(huán)境和技術(shù)指標(biāo)的不同可分成兩大類型：一類是用于數(shù)控機(jī)床的增量式直線光柵尺，另一類是用于普通機(jī)床的增量式直線光柵尺。這兩種類型的直線光柵尺有三種不同的回零方式：一是增量回零方式，二是距離編碼回零方式，三是可選擇參考點(diǎn)回零方式。
用于數(shù)控機(jī)床的增量式直線光柵尺
FAGOR自動化公司為數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高性能直線光柵尺是專門為在高速、高振動條件下要求高精度、高穩(wěn)定性的用戶準(zhǔn)備的，可廣泛應(yīng)用于各種類型的數(shù)控機(jī)床，例如：數(shù)控銑床、加工中心、鏜銑床、車床、磨床、龍門機(jī)床及機(jī)床等，該系列直線光柵尺代表
了FAGOR自動化公司在該領(lǐng)域的*水平。
用于普通機(jī)床的增量式直線光柵尺
FAGOR自動化公司為普通機(jī)床設(shè)計(jì)生產(chǎn)的高性價(jià)比直線光柵尺是專門為那些速度低于60m/min、振動低于3g，同時又要求質(zhì)量穩(wěn)定、性價(jià)比高的用戶準(zhǔn)備的，可廣泛應(yīng)用于各種類型的普通機(jī)床，例如：銑床、車床、鏜銑床、磨床等。
信號生成原理
增量式直線光柵尺成像掃描原理是采用透射或反射的光學(xué)原理生成信號。讀數(shù)頭一端上的紅外光源發(fā)出紅外光束通過柵距相同的光柵尺和掃
描光柵，當(dāng)光柵尺和掃描光柵彼此相對運(yùn)動時，產(chǎn)生光的正弦波信號，該信號經(jīng)讀數(shù)頭另一端的光電二極管接收后轉(zhuǎn)換成為
原始的電流正弦波信號，經(jīng)后置電路處理轉(zhuǎn)換成控制系統(tǒng)常用的標(biāo)準(zhǔn)信號。
FAGOR自動化公司生產(chǎn)的增量式直線光柵尺采用了帶有的光電設(shè)計(jì)，使光電轉(zhuǎn)換信號穩(wěn)定、、抗*力強(qiáng)。
在照相平板印刷制造過程中，采用了世界上先進(jìn)的母版光柵、生產(chǎn)工藝和質(zhì)量控制措施，從而確保了高質(zhì)量的輸出信號。
FAGOR自動化公司生產(chǎn)的直線光柵尺均采用了避免干擾諧波的技術(shù)措施，以獲得穩(wěn)定可靠的插補(bǔ)信號。
采用刻線玻璃材料的直線光柵尺紅外光束被光電二極管接收前，先透射通過相互運(yùn)動的光柵尺和掃描光柵，從而產(chǎn)生光的正弦波信號，該信號經(jīng)光電二極管接收后轉(zhuǎn)換成原始的電流正弦波信號，該信號的周期與光柵尺柵距相同。
采用刻線鋼帶材料的直線光柵尺
成像掃描原理是采用反射光束通過掃描光柵生成信號，讀數(shù)系統(tǒng)由LED組成作為刻線鋼帶的光源，柵網(wǎng)成像裝置和信號檢測器件采用FAGOR自動化公司技術(shù)設(shè)計(jì)，確保了信號的精度和可靠性。
參考點(diǎn)Io
參考點(diǎn)Io是當(dāng)讀數(shù)頭通過特定的刻線時產(chǎn)生的一個脈沖信號，該脈沖信號用于重新恢復(fù)機(jī)床坐標(biāo)系，特別是用于預(yù)防數(shù)控系統(tǒng)（CNC）或數(shù)顯表（DRO）突然斷電后，運(yùn)動軸移動而產(chǎn)生的誤差。FAGOR增量式直線光柵尺有三種尋參考點(diǎn)方式，可供選擇如下：
• 增量式參考點(diǎn)信號Io
每移動50mm有一個參考點(diǎn)信號Io。該參考點(diǎn)信號Io與檢測位置移動的反饋信號同步，目的是保證可靠的重復(fù)精度。
• 距離編碼式參考點(diǎn)信號Io
依據(jù)一種數(shù)學(xué)計(jì)算法，每一個距離編碼參考點(diǎn)與下一個參考點(diǎn)的距離是不同的，當(dāng)沿軸方向移動通過兩個連續(xù)的參考點(diǎn)時，
就可以計(jì)算確定出該軸的實(shí)際坐標(biāo)值。采用這種方法，只要移動很短的距離就可知道機(jī)床參考點(diǎn)位置，從而大大節(jié)省了尋找機(jī)床參考點(diǎn)的時間。
• 可選擇式參考點(diǎn)信號Io
在該類光柵尺的尺身內(nèi)部插入一根紅色帶有多個孔的塑料框架，小磁塊可嵌入塑料方孔的不同位置，讀數(shù)頭內(nèi)有磁選通開關(guān)，通過改變磁塊的嵌入位置，選擇其中的一個或幾個參考點(diǎn)。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是可省略掉機(jī)床回零操作時安裝在外部的回零減速開關(guān)。
信號輸出特性:
信號檢測采用光電轉(zhuǎn)換技術(shù)：
直線光柵尺：玻璃材質(zhì)上的刻線柵距為20μm；不銹鋼帶材質(zhì)上的刻線柵距：L系列為40μm，F(xiàn)系列為100 μm。
直線光柵尺上的信號處理系統(tǒng)將采集到的原始光電信號經(jīng)后續(xù)電路處理后，轉(zhuǎn)換成常用的方波信號（TTL）或正弦波信號（1Vpp）。
• 發(fā)光源：IRED 紅外發(fā)光器
• 接收器：硅光電二級管
差動方波信號:
信號符合EIA標(biāo)準(zhǔn)的RS-442差分線路驅(qū)動器，特點(diǎn)是在輸出電路的終端接有120Ω電阻。由于采用了差動信號、雙絞線等完善的屏蔽措施，使得該信號抵抗周圍電磁場干擾的能力大大提高。
根據(jù)選擇產(chǎn)品類型的不同，電子細(xì)分電路可以在原始的刻線周期上應(yīng)用不同的插補(bǔ)因子，從而得到不同的信號周期。通常的插補(bǔ)因子可以是：×1、×5、×10、×25、×50。
增量信號為兩路相位角差90度的A、B信號，直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器上的參考點(diǎn)刻線產(chǎn)生Io信號，用于確定機(jī)床上的機(jī)床參考點(diǎn)。/AL信號是一個非差動信號，用于指出直線光柵尺內(nèi)部信號出現(xiàn)錯誤。
接線指導(dǎo)
推薦使用該線路圖接收A、B、Io信號。
由于報(bào)警信號沒有差動方式，1.4V的標(biāo)準(zhǔn)電壓必須接到差分接收器上。
如果控制系統(tǒng)不使用SENSE信號，建議將該信號線并接到相應(yīng)的電源信號上，以減小直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間電纜連接的電阻。
電壓與電纜之間的匹配
采用TTL方波信號的直線光柵尺必須提供5V ±5%的電源電壓，下面出示的簡單公式表明：zui大電纜長度依賴于電纜橫截面積的大小。
正弦波差動信號:
電壓幅值為1Vpp的正弦波差動信號，其幅值的中心線為Vcc/2之處。特點(diǎn)是在輸出電路的終端接有120Ω電阻。由于采用了差動信號和雙絞線的完善屏蔽措施，該信號抵抗周圍電磁場干擾的能力大大提高。
幅值為1Vpp的正弦波信號包含A、B兩路相位角差為90度的信號，該信號是在輸出電路的終端電阻為120Ω的條件下得到的。
在應(yīng)用時必須考慮信號頻率與電纜長度對信號幅值的影響。
直線光柵尺和旋轉(zhuǎn)編碼器上的參考點(diǎn)刻線產(chǎn)生Io信號，用于確定機(jī)床上的機(jī)床參考點(diǎn)。Io信號可以是單獨(dú)的，也可以像距離編碼是多重的。與Io信號相對稱的/Io信號是在輸出電路的終端電阻為120Ω的條件下得到的，幅值通常為0.5V。
接線指導(dǎo)
推薦使用該線路圖接收A、B、Io 信號。
如果控制系統(tǒng)不使用SENSE信號，建議將該信號線并接到相應(yīng)的電源信號上，以減小直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間電纜連接的電阻。
電壓與電纜之間的匹配采用1Vpp正弦波信號的直線光柵尺必須提供5V ±10%的電源電壓，下面出示的簡單公式表明：zui大電纜長度依賴于電纜橫截面積的大小。
1 Vpp 信號幅值的衰減取決于電纜的橫截面積除了信號頻率的大小會影響信號幅值的衰減外，連接直線光柵尺與控制系統(tǒng)之間的電纜線的橫截面積大小也會造成信號幅值的衰減。
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