開放式光柵尺是一種基于光學原理的高精度位移測量裝置,其工作原理巧妙運用了莫爾條紋技術。通過標尺光柵與指示光柵的相對運動產生明暗相間的干涉條紋,再經光電轉換和電子細分處理,將微小位移轉化為可計數的數字信號。以下是具體分析:
標尺光柵:固定在設備基座上的長尺,表面刻有精密等距的柵線(柵距通常為20~100μm)。
指示光柵:安裝在讀數頭內的小型光柵,其柵距與標尺光柵匹配,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變化。
2.關鍵工作過程
莫爾條紋生成:當兩光柵相對移動時,因光的干涉效應形成垂直于柵線的條紋。例如,柵距20μm的光柵可通過夾角設計使條紋寬度放大至毫米級,實現機械位移的光學放大。
信號轉換與細分:光電探測器將條紋移動轉化為正弦/余弦電信號,通過相位差辨向(判斷移動方向),并利用電子內插技術將單個周期細分為數千份,分辨率可達納米級。
開放式光柵尺憑借非接觸測量、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。其應用涵蓋以下場景:
1.數控機床:實時監測刀具與工件坐標,補償運動誤差,提升加工精度。
2.三坐標測量機:作為三維尺寸測量的核心部件,支持復雜曲面掃描與逆向工程。
3.直線電機控制:提供高速位置反饋,確保動態響應與穩定性。
4.自動化產線:機器人導航、晶圓搬運等場景中實現亞微米級定位。
