光栅尺工作原理动画视频，光栅尺工作原理

很多朋友对光栅尺工作原理动画视频，光栅尺工作原理不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

光栅尺又称光栅尺位移传感器或光栅尺传感器，是一种利用光栅光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺常用于数控机床的闭环伺服系统中，可用于检测直线位移或角位移。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大、检测精度高、响应速度快的特点。例如，在数控机床中，常采用检测刀具和工件的坐标来观察和跟踪刀具运动误差，从而补偿刀具的运动误差。

光栅尺的工作原理是以透射光栅为例。当指示光栅上的线条与刻度光栅上的线条形成一个小角度，且两光栅尺的面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的光栅上，形成交替浅色和深色条纹。这种类型的条纹称为“莫尔条纹”。严格来说，莫尔条纹排列的方向垂直于两条光栅线之间的角度平分线。莫尔条纹中两条亮线或两条暗线之间的距离称为莫尔条纹的宽度，用W表示：

W=/2*sin(/2)=/。

普通光栅的工作原理是基于莫尔条纹的物理形成原理。当两根光栅尺与指示光栅上的线条和刻度光栅上的线条成一定角度放置时，必然会导致两光栅上的线条相互交叉。在光源照射下，由于交叉点附近小区域黑线重叠，遮光面积最小，遮光效果最弱。光的累积效应导致该区域出现亮带。相反，在远离交点的区域，由于两个光栅尺的不透明黑线的重叠越来越少，不透明区域的面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，遮光效果更强。只有较少的光可以通过光栅穿过该区域，导致该区域显示为暗带。这些几乎垂直于光栅线，明暗交替的条纹就是莫尔条纹。莫尔条纹具有以下特性：

(1) 当用平行光束照射光栅时，透过莫尔条纹的光的强度分布近似为余弦函数。

(2) 若W表示莫尔条纹的宽度，d表示光栅的节距，表示两光栅尺的线间夹角，则它们之间的几何关系为W-d/sin。当角度较小时，上式可近似写成W=d/。

若d=0.01mm，=0.01rad，则由上式可得W=1mm。这表明，无需复杂的光学系统和电子系统，利用光的干涉现象，就可以将光栅间距转换为放大100倍的莫尔条纹宽度。这种放大是光栅的一个重要特征。

(3)由于莫尔条纹是由多条光栅线干涉形成的，因此莫尔条纹对各个光栅线之间的光栅节距误差的影响是平均的，可以消除光栅节距不均匀的影响。

(4)莫尔条纹的运动对应于两光栅尺之间的相对运动。当两光栅尺相对移动光栅间距d时，莫尔条纹会相应移动莫尔条纹宽度W，其方向与两光栅尺相对移动方向垂直。当两光栅尺相对运动方向改变时，就会出现莫尔条纹。运动方向也会改变。

根据前面提到的莫尔条纹的特点，如果我们在莫尔条纹运动的方向上开A、B、C、D 4个窗口，并使这四个窗口相距莫尔条纹宽度的1/4，即，W/4，从上面的讨论可以看出，当两个光栅尺相对移动时，莫尔条纹也随之移动。从A、B、C、D四个观察窗口中，我们可以得到4个相位超前或滞后的数据（取决于两个光栅尺）。相对运动方向）是光强度的变化过程，近似为1/4周期（即/2）的余弦函数，用表示，如图4-9（c）所示。如果采用光敏元件进行检测，光敏元件将透过观察窗的光强变化转换成相应的电压信号，设为。根据这四个电压信号，可以检测光栅尺的相对运动。

1、位移大小的检测由于莫尔条纹的移动对应着两光栅尺之间的相对移动，通过检测这四个电压信号的变化，就可以相应地检测出两光栅尺之间的位移。相对运动。每变化一个周期，即莫尔条纹每变化一个周期，就表明两光栅尺相对移动了一个光栅节距；如果两个光栅尺之间的相对运动小于一个光栅节距，则它是余弦函数，因此根据Values也可以计算出它们相对运动的距离。

2、位移方向检测。如果刻度光栅固定，则表明光栅正方向移动。此时，莫尔条纹相应地向下移动。通过观察窗A和B，将光敏元件检测到的光强变化过程与相应的电压信号输出相加。在这种情况下，滞后相位为/2；反之，如果刻度光栅固定，则表明光栅向负方向移动。此时，莫尔条纹就会相应向上移动，通过观察窗A和B，将光敏元件检测到的光强变化过程与相应的电压信号输出相加。在这种情况下，超前相位为/2。因此，根据两个信号之间的超前和滞后关系，可以确定两个光栅尺之间的相对运动方向。

工作原理：直线光栅尺和旋转编码器都是基于相对运动原理产生光信号。这些信号经过光电器件转换，用于检测机械装置的位移。

1、玻璃刻度尺（用于有效测量长度小于3米的直线光栅尺）刻花玻璃盘（旋转编码器）

2、有刻度的钢卷尺（有效测量长度3米以上可选用直线光栅尺）

测量过程：光源通过刻在光栅尺或圆盘上的网格线产生反馈产品提供的输出信号，然后经过光电转换器件处理。读取装置由光源、刻划玻璃和栅格窗以及光电二极管接收装置组成。反馈产品采用红外发光二极管（IRED）作为光源，安全、寿命长。

1. 红外光束在被刻痕玻璃反馈系统的光电二极管接收之前，穿过刻痕迹线板与栅格窗、刻痕迹线板与栅格窗、以及刻痕迹线板与栅格窗之间的空间。刻痕轨迹和网格窗口。光电二极管的相对运动产生正弦波形式的光波。该光波被光电二极管接收后，将转换为初始电流正弦波信号。这些电信号的周期与光栅节距相同。

2、刻钢带反馈系统的工作原理是让光线以反射的方式穿过网格。读取系统由LED作为雕刻钢带的光源（衍射光）组成。网状成像装置和信号光检测元件采用最新专利技术设计。该装置可以在同一平面上成像，从而大大提高了信号的准确性和可靠性。

3、旋转和角度编码器旋转和角度编码器利用衍射光穿过雕刻的玻璃光栅盘，然后进行光电转换，产生电信号。光栅间距由每转的线数决定。

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