開放式光柵尺是一種基于光學(xué)原理的高精度位移測(cè)量裝置,其工作原理巧妙運(yùn)用了莫爾條紋技術(shù)。通過標(biāo)尺光柵與指示光柵的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生明暗相間的干涉條紋,再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換和電子細(xì)分處理,將微小位移轉(zhuǎn)化為可計(jì)數(shù)的數(shù)字信號(hào)。以下是具體分析:
標(biāo)尺光柵:固定在設(shè)備基座上的長尺,表面刻有精密等距的柵線(柵距通常為20~100μm)。
指示光柵:安裝在讀數(shù)頭內(nèi)的小型光柵,其柵距與標(biāo)尺光柵匹配,二者保持微小夾角或平行放置。
光源與光電探測(cè)器:紅外LED或激光二極管提供照明,光電元件陣列(如四組光電池)接收莫爾條紋的光強(qiáng)變化。
2.關(guān)鍵工作過程
莫爾條紋生成:當(dāng)兩光柵相對(duì)移動(dòng)時(shí),因光的干涉效應(yīng)形成垂直于柵線的條紋。例如,柵距20μm的光柵可通過夾角設(shè)計(jì)使條紋寬度放大至毫米級(jí),實(shí)現(xiàn)機(jī)械位移的光學(xué)放大。
信號(hào)轉(zhuǎn)換與細(xì)分:光電探測(cè)器將條紋移動(dòng)轉(zhuǎn)化為正弦/余弦電信號(hào),通過相位差辨向(判斷移動(dòng)方向),并利用電子內(nèi)插技術(shù)將單個(gè)周期細(xì)分為數(shù)千份,分辨率可達(dá)納米級(jí)。
開放式光柵尺憑借非接觸測(cè)量、超高分辨率及靈活安裝特性,成為高*裝備制造的核心傳感組件。其應(yīng)用涵蓋以下場(chǎng)景:
1.數(shù)控機(jī)床:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具與工件坐標(biāo),補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)誤差,提升加工精度。
2.三坐標(biāo)測(cè)量機(jī):作為三維尺寸測(cè)量的核心部件,支持復(fù)雜曲面掃描與逆向工程。
3.直線電機(jī)控制:提供高速位置反饋,確保動(dòng)態(tài)響應(yīng)與穩(wěn)定性。
4.自動(dòng)化產(chǎn)線:機(jī)器人導(dǎo)航、晶圓搬運(yùn)等場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)亞微米級(jí)定位。
