应用于数控机床的绝对式光栅尺
光栅尺
几类典型光栅尺的性价比分析和使用要求简介摘要：本文介绍了光栅尺的基本原理和分类。
并列举了实际生产中的几种典型光栅尺，介绍了其技术参数、安装步骤和使用方法，通过比较，得出性价比分析。
关键词：光栅尺；技术参数；摩尔纹Abstract:This paper introduces the basic principle of grating ruler and classification. And enumerates several typical light in actual productio n.Grating ruler, introduces the technical parameters, the installation steps and method of use, by comparison, it is concluded that ratio of analysis.Keyword: grating ruler；technical parameters；Moore grain1.光栅尺简介光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。
光栅尺位移传感器经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。
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，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。
1.2光栅尺工作原理光栅尺是通过莫尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器. GBC系列光栅尺是由读数头、主尺和接口组成。
玻璃光栅上均匀地刻有透光和小透光的线条，栅线为50线对/mm，其光栅栅距为0.02mm，采用四细分后便可得到分辩率为5μm的计数脉冲。
一般的情况下，线条数按所测精度刻制，为了判别出运动方向，线条被刻成相位上相差90°的两路。
光栅尺在数控机床中的作用
光栅尺在数控机床中的作用
光栅尺在数控机床中起着至关重要的作用。
光栅尺是一种精密
测量装置，用于测量机床的运动位置，以确保加工的精度和准确性。
它通常安装在数控机床的各个轴上，如X轴、Y轴和Z轴，用来监
测和反馈机床各轴的位置信息。
首先，光栅尺可以实现高精度的位置检测。
通过光栅尺的测量，数控机床可以准确地确定工件和刀具的位置，从而实现精密加工。
光栅尺的高分辨率和稳定性能，可以确保机床在加工过程中能够精
准地控制各个轴的位置，避免加工误差的发生。
其次，光栅尺可以提高数控机床的定位精度和重复定位精度。
定位精度是指机床在运动过程中能够准确停止在指定位置的能力，
而重复定位精度是指机床在多次定位时能否重复达到相同的位置。
光栅尺的使用可以大大提高数控机床的定位精度和重复定位精度，
保证加工零件的尺寸和形位精度。
此外，光栅尺还可以提高数控机床的动态响应能力。
在高速加
工和复杂轮廓加工时，光栅尺可以实时监测机床各轴的位置变化，
使数控系统能够及时调整加工参数，确保加工质量和效率。
总的来说，光栅尺在数控机床中的作用是至关重要的，它不仅
可以实现高精度的位置检测，提高机床的定位精度和重复定位精度，还可以提高机床的动态响应能力，保证加工的精度和效率。
因此，
光栅尺被广泛应用于各类数控机床中，是现代制造业中不可或缺的
关键装置。
FANUC系统中绝对式光栅尺的设定方法
‐‐参数 1815#6,1815#0,1817#3,1868,2275#1,2394
2. 使用带参考标机的光栅尺、或带有绝对地址原点的光栅尺（全
闭环系统）时，将参数值设定为 1
#6
置 1，第一个光栅尺模块予以使用
#3
伺服电机参数：置 1 使用分离型位置
检测器
#0
分离型位置检测器的信号反转
位置脉冲数:电机编码器旋转一圈，
光栅尺所反馈的脉冲数
柔性进给齿轮（分子）
设置柔性齿轮比
柔性进给齿轮（分母）
位置脉冲变换系数
如果位置脉冲超过 32767，需设置脉冲转换系数
指令倍乘比 CMR
三、 光栅尺时伺服参数设定 1. 1815#1 设定为 1，开启全闭环； 2. 设定电机代码（已设置，无需更改） 3. AMR 设定，因为电机使用 AIS 电机，故设定为 000000000 4. 指令倍乘比设定为 2
Y轴位置反馈脉冲= 8mm 160000 0.00005mm
Z轴位置反馈脉冲= 10mm 200000 0.00005mm
因为此时脉冲数超过 32767，故需设置 2185 脉冲转换系数 10，No.2024 可设置为 16000,16000,20000
一、 设计参数
X 轴光栅尺
[FAGOR]SAF50-270-5-A Y 轴光栅尺 [FAGOR]SAF50-170-5-A Z 轴光栅尺 [FAGOR]SAF50-720-5-A
Hale Waihona Puke FANUC 系统中 FAGOR 光栅尺的参数设定方法 （绝对式光栅尺）
二、 相关参数说明
相关参数
参数功能
1005
#1 置 1 无挡块参考点设定有效
海德汉光栅（DOC）
海德汉光栅海德汉(heidenhain)是德国一家有一百多年历史的专业生产光栅尺，编码器及数控系统的厂家。
海德汉的光栅尺，编码器及数控系统在国内外机床及自动化生产线上都有很广泛的应用，欢迎选用海德汉heidenhain公司的产品。
名称：海德汉封闭式光栅尺heidenhain海德汉lc100系列绝对式直线光栅尺直接提供绝对位置值，测量前无需回零。
同时还提供增量信号。
它们与ls100系列增量式直线光栅尺的安装尺寸相同，机械结构也相同。
由于lc100和ls100系列直线光栅尺的精度高和可定义的温度特性，特别适用于nc数控机床应用。
常用类型：lc182、lc183、lc192f、lc193f、lc192m、ls177、ls177c、ls176、ls176c、ls187、ls187c、ls186/ls186c、lf183、lf183c、lb382c；名称：海德汉敞开式光栅尺heidenhain海德汉lc400系列绝对式直线光栅尺直接提供绝对位置值，测量前无需回零。
同时还提供增量信号。
同ls400系列增量式直线光栅尺一样，它精度高并具有可定义的温度特性，特别适用于nc数控机床。
常用型号：heidenhain海德汉lc493f、lc493m、lc483、ls487、ls477、lf481、lf481、ls388c、ls328c、ls628c、ls688c、ls1679、ls1679；heidenhain海德汉lida475，lida485，lida477，lida487，lida171，lida181，lida175，heidenhain海德汉lida185，heidenhain 海德汉lida177，heidenhain海德汉lida187，lip481，lip471，heidenhain海德汉lip581，lip382，lip372，pp281r，lif101，lif121，lif181等。
是用于机床的理想选择。
海德汉光栅尺选型
扫描原理
±5 µm ±3 µm
70 mm至1240 mm 带安装板或 压紧元件： 70 mm至2040 mm
单场扫描
超高重复精度的 增量式直线测量 •• 钢光栅尺带 •• 信号周期小
增量式直线测量 •• 玻璃光栅尺带
标准外壳直线光栅尺
标准外壳直线光栅尺的突出特点是结构坚 固、抗振能力强和测量长度大。读数头通 过一个斜板连接安装架，因此允许垂直安 装和水平安装，并具有相同的防护等级。
海德汉也提供其它应用所需的直线光 栅尺，例如 •• 手动操作机床 •• 冲压机和弯板机 •• 自动化生产设备
欢迎索取更多信息，或访问 。
直线光栅尺优点 直线光栅尺测量直线轴位置期间没有任何 其它机械传动件。用直线光栅尺的位置控 制环中包括全部进给机构。机械运动误差 被滑板中的直线光栅尺检测和被控制系统 电路修正。因此，能消除潜在的多个误差 源： •• 滚珠丝杠温度特性导致的定位误差 •• 反向误差 •• 滚珠丝杠螺距误差导致的运动特性误差
8
增量测量法
9
光电扫描原理
10
测量精度
12
机械结构类型和安装指南
14
一般机械信息
18
功能安全特性
20
产品系列或型号
LC 400系列
22
LC 100系列
26
LC 200系列
30
LF 485
32
LF 185
34
LS 400系列
36
LS 100系列
38
LB 382—单段
40
LB 382—多段
42
增量信号
±5 µm
440 mm至 30 040 mm 如需要72 040 mm， 可按要求提供
绝对式光栅尺工作原理
绝对式光栅尺工作原理朋友，今天咱们来聊聊绝对式光栅尺的工作原理，这可超有趣的呢！你看啊，绝对式光栅尺就像是一把超级精准的小尺子，不过它的测量方式可高级多啦。
它有一个主光栅和一个指示光栅，这俩就像一对好伙伴，总是配合得特别默契。
主光栅上面有好多细密的刻线，这些刻线就像是小格子一样，整整齐齐地排列着。
指示光栅呢，也有类似的刻线。
当光线照到这对光栅上的时候，就会发生一些奇妙的事情哦。
由于刻线的存在，光线就会被分割成一束一束的，就像一群调皮的小光线宝宝被分成了好多小队伍。
有些地方光线叠加在一起变得很亮，这就是干涉相长啦；而有些地方光线互相抵消变得很暗，这就是干涉相消喽。
这一亮一暗的条纹就叫做莫尔条纹。
这个莫尔条纹可神奇了呢。
它有一个特别好玩的特性，就是它的移动方向和光栅尺的移动方向是垂直的。
想象一下，光栅尺就像在一个平面上慢慢地滑动，而莫尔条纹就像是在旁边欢快地跳着舞，而且是横着跳的那种。
而且啊，莫尔条纹还有放大的作用。
光栅尺上的刻线间距可能非常小，但是莫尔条纹的间距就相对大很多啦。
这就好比把那些很微小的移动，通过这个神奇的莫尔条纹给放大了，这样就更容易被检测到呢。
然后呢，在绝对式光栅尺里还有光电探测器这个小机灵鬼。
它就像是一个敏锐的小眼睛，一直盯着莫尔条纹看。
当莫尔条纹移动的时候，光电探测器就能感受到光线强度的变化。
因为莫尔条纹亮暗交替嘛，所以光电探测器接收到的光信号也是一会儿强一会儿弱的。
它就把这个光信号的变化转化成电信号。
这个电信号就像是一种特殊的语言，告诉外面的设备光栅尺到底移动了多少距离。
而且啊，绝对式光栅尺之所以叫“绝对式”，是因为它能直接给出位置信息呢。
不像有些测量工具，还得先有个参考点，然后再慢慢计算相对位置。
它就像是一个很聪明的小助手，不管在什么时候，只要你问它，它就能马上告诉你它所在的精确位置。
就像你问一个很熟悉路的小伙伴“我们现在在哪呀”，它马上就能准确回答你一样。
再说说它的内部构造吧。
光栅尺的应用与原理
光栅尺的应用与原理1. 光栅尺的基本原理光栅尺是一种常见的测量设备，它基于光的干涉原理来实现高精度的位置测量。
光栅尺通常由一个光纤和一个光栅片组成。
光栅片上刻有一系列等距的光栅线，并且与光纤的输出端相遥相对称。
当激光通过光栅片时，会发生光的衍射现象。
根据光波的干涉原理，我们可以通过测量干涉光的相位差来确定光栅片的位置。
光栅栅片的位移通常由编码器或其他测量装置提供，并将其转换为数字或模拟信号输出。
2. 光栅尺的应用领域光栅尺广泛应用于高精度测量和定位系统中。
以下是一些常见的应用领域：2.1 机械制造在机械制造领域中，光栅尺常用于数控机床、线切割机和加工中心等设备的位移测量。
光栅尺能够提供高精度的位置反馈，以确保加工精度和工件质量。
2.2 光学测量光栅尺可作为测角仪、测高仪和光栅扫描仪等光学测量设备的重要组成部分。
例如，在光栅扫描仪中，光栅尺可用于测量扫描平台的位置和速度，从而实现高精度的图像采集和重建。
2.3 科学研究在科学研究中，光栅尺常用于实验仪器和设备的位置控制。
光栅尺能够提供非接触式、高精度的位置反馈，满足科学研究中对测量精度和稳定性的要求。
3. 光栅尺的优势和挑战光栅尺相对于其他测量方法具有一些显著的优势，但也存在一些挑战。
3.1 优势•高精度：光栅尺可以实现亚微米级的测量精度，满足更高精度的测量需求。
•高稳定性：光栅尺具有较好的温度稳定性和抗干扰能力，适用于复杂环境下的测量。
•高速度：光栅尺可以实现快速的测量响应和高频率的采样速率，适用于高速运动的测量场景。
3.2 挑战•灵敏度：光栅尺对环境中的振动、动态干扰和温度变化等因素较为敏感，可能影响测量结果的精度和稳定性。
•安装调试：光栅尺的安装和调试对操作人员的要求较高，需要保证光栅尺与其他部件的正确对齐和校准。
•价格：相对于传统的位置传感器，光栅尺的价格较高，对于一些应用领域来说，成本可能是一个考虑因素。
4. 结论光栅尺作为一种高精度测量设备，在多个领域中都有广泛的应用。
光栅尺的种类及工作原理
光栅尺的种类及工作原理光栅尺是一种常见的测量仪器，它利用光学原理来测量物体的位置和移动距离。
光栅尺广泛应用于机械设备、数控机床、精密测量仪器等领域。
本文将介绍光栅尺的种类以及它们的工作原理。
一、光栅尺的种类1. 增量式光栅尺：增量式光栅尺是最常见的一种光栅尺。
它通过将光栅刻划在透明玻璃或光学膜上，然后通过读头接收反射或透射的光信号，测量物体的位置和位移。
增量式光栅尺通常具有高分辨率和较低的成本，适用于一般的测量应用。
2. 绝对式光栅尺：绝对式光栅尺是一种具有独特编码结构的光栅尺。
它可以直接测量物体的位置，无需参考点或回零操作。
绝对式光栅尺通常具有高精度和高分辨率，适用于要求较高的测量应用。
3. 波前式光栅尺：波前式光栅尺是一种基于波前干涉原理的光栅尺。
它利用物体表面反射的光波前差来测量物体的形状和表面变形。
波前式光栅尺通常具有高精度和高灵敏度，适用于形状测量和表面缺陷检测。
二、光栅尺的工作原理光栅尺的工作原理基于光学干涉现象。
光栅是一种具有周期性刻线的光学元件，可以将入射的平行光束分成多个等间距的光斑。
光栅尺通常包括光栅和读头两个部分。
当光线照射到光栅上时，光栅上的刻线会将光线分散成多个光斑。
这些光斑会经过物体反射或透射后，再次通过光栅，最后被读头接收。
读头中的光电二极管会将接收到的光信号转换为电信号。
对于增量式光栅尺，读头会将接收到的光信号转换为脉冲信号。
脉冲的数量和频率与物体的位置和位移成正比。
通过计数和计时脉冲信号，可以确定物体的位置和位移。
对于绝对式光栅尺，光栅上的刻线会形成一种特殊的编码结构。
读头会将接收到的光信号转换为二进制码或格雷码。
通过解码和识别编码，可以直接确定物体的位置，无需参考点或回零操作。
对于波前式光栅尺，光栅上的刻线会形成一种波前干涉的结构。
读头会将接收到的光信号转换为干涉条纹图像。
通过分析条纹图像的变化，可以测量物体的形状和表面变形。
总结起来，光栅尺利用光学原理通过光栅和读头的组合，将光信号转换为电信号，并通过信号处理和解码来测量物体的位置和位移。