4.5光栅传感器.ppt

1、1，4.5光栅传感器、五邑大学信息工程学科学院、信息工程学科学院、2、光栅传感器、信息工程学科学院、3、光栅传感器、信息工程学科学院、4、机床配置光栅、4轴移动(x、y、z、w)；用于加工铸铁、铸钢和不锈钢等多种材料的大型工件。在铣削、镗孔、铰链和螺纹工作中有广泛的技术应用。信息工程学科学院，5，莫尔条纹演示，信息工程学科学院，6，问题解决，光栅是什么？如何使用光栅测量位移？光栅传感器结构和相关技术？信息工程学院，7，定义：具有固定要求或规则排列的槽口，或善意透明或不透明(反射)牙齿的光学元素。通常情况下，a=b=W/2，可以用ab=1.10.9进行雕刻。常用光栅每毫米雕刻10、25、50、1

2、00和250条线。透射光栅图表，问题1光栅是什么？信息工程学科学院、8，4.5光栅传感器、4.5.1莫尔条纹形成原理4.5.2摩尔条纹技术的特点4.5.3光栅的光路4.5.4光栅传感器的结构4.5 . 5 . 5分辨率原理4 . 5 .莫尔条纹的形成是由两个光栅的差光和透光效应形成的。信息工程学科学院，10，水平莫尔条纹的斜率，莫尔条纹间距，莫尔条纹的宽度BH由光栅常数W和光栅角度确定，调整信息工程学科学院，11，4.5.2莫尔条纹技术的特征，角度可以获得大莫尔条纹的宽度，具有放大作用，提高测量精度。莫尔条纹间距BH和两个光栅线角度之间的关系是，当光栅移动栅格距离W时，莫尔条纹也移动BH。如果

3、光栅朝相反的方向移动，条纹移动的方向也会反转。信息工程学院，12，越小，BH越大，就等于把栅栏W扩大两倍。例如：=0.1表示1/573。也就是说，莫尔条纹宽度BH是栅栏W的573倍。说明光栅起变位放大作用，提高了测量的灵敏度。信息工程学科学院，13，示例1:一个光栅每毫米片100个，光学放大系数1000个，光栅移动光栅时移动莫尔条纹，问结果莫尔条纹有多宽。10毫米，答案，莫尔条纹光学放大的例子，信息工程学院，14，莫尔条纹光学放大的例子，示例2:线性光栅，每个毫米碎片50个，主光栅和指令光栅的角度=1.8，W和BH分别有多少，有什么意义？解决方案：1:分辨率=晶格W=1毫米/50=0.02毫米

4、=20米晶格小，无法观察光线变化。2:莫尔条纹的宽度大约是栅栏距离的32倍。BHW/=0.02mm/(1.8 * 3.14/180)=0.02mm/0.0314=0.637mm由于牙齿大小，可以使用较小面积的光电池。信息工程学院，15，特例：=0，w1=w2 B=光水文莫尔条纹=0，w1w2纵向无条纹纵向无条纹，信息工程学院，16，(1)横条纹具有两个光栅网格相同的W1W2=(两个光栅相对移动了一个栅栏距离，视野的亮度变化了一次。上述两种莫尔条纹最常用于长光栅。此外，对于W1 W2，=0将产生纵向莫尔条纹。值为0时，得到倾斜的莫尔条纹。牙齿两者几乎不适用。信息工程学科学院，17，如图所示，两个

5、暗带中心线之间的光强变化是从最暗到最暗、越来越亮、从最亮到最亮、从最亮到越来越暗，以及最暗的渐变过程。问题2:如何使用光栅测量位移？信息工程学科学院，18，光栅位移和亮度，输出电压的关系，信息工程学科学院，19，结论：主光栅移动围栏W，亮度改变一个周期。使用光电子器件接收莫尔条纹移动时间的强烈变化，将光信号转换为接近正弦周期函数：格式中：uo光电子器件输出的电压信号的传记信号。Uo输出信号的平均直流分量；Um输出信号中正弦交流组件的大小。在信息工程学科学院20中，可以看到的输出电压是反映位移量的大小。置换量改变栅栏W时，输出U改变一个周期，输出正弦信号在一个周期内改变，脉冲数与移动的栅栏数一一

6、对应。信息工程学科学院、21、示例3:光电产生传记信号的波形图、信息工程学科学院、22、径向光栅进行角度测量。当标尺光栅围绕显示的光栅旋转时，如果条纹沿径向移动，并且测量条纹移动数，则可以获得表示光栅旋转的标尺光栅的角度。信息工程学科学院，23，播放中，弧莫尔条纹，单击准备演示，动画播放，两个径向光栅-光栅角度相同/偏心量，信息工程学科学院，24，特例1，光栅莫尔条纹(同心两个环光栅(相同)指示光栅通常不是磁盘，而是放置在主光栅圆周上多个特定位置的小块。指示光栅发射中心稍微偏离标尺光栅。信息工程学科学院、29，4.5.3光栅的光路、透射光路反射光路、信息工程学科学院、30、(1)透射式光路、1

7、-光源2-准直透镜3-主光栅4-光栅5-光电元素显示特征：结构简单、具有，信息工程学院，31，透射光栅，信息工程学院，32，(2)反射光路，1反射主光栅2-显示光栅3-场镜像4-反射镜像5-聚光6-光源7-水经8-光电池。具有强烈反射能力的不锈钢或玻璃电镀金属膜上均匀的条纹。牙齿光路适用于黑白反射光栅。信息工程学科学院、33、反射光栅、信息工程学科学院、34，4.5.4光栅传感器的结构、测量光栅可分为两个茄子主要类别：透射光栅和反射光栅。光源、光栅和感光元件。测量光栅可以根据形状分为长光栅和圆形光栅。问题3:光栅传感器结构和相关技术？信息工程学科学院，35，反射扫描头(与移动部件固定)，可移动

8、电缆，光栅的形状和结构，防尘罩的内部与张紫栅格，信息工程学科学院，36，扫描头(与移动部件固定)，光栅光电元件组合在机械振动和冲击条件下工作时，使用寿命缩短。半导体发光体：转换效率高，响应特征快。砷化镓发光二极管脉冲响应速度约为几十ns。一，光源，信息工程学科学院，38，2，光栅分支：光栅主光栅显示，a b=w；A=b=W/2 W包括光栅的围栏(或光栅常数)、信息工程学院、39、3、光电池、光敏三极管等。固态光源需要选择敏感波长接近光源的光敏元件，以实现高转换效率。光敏元件的输出端连接放大器，通过放大器获得足够的信号输出，防止干扰的影响。，信息工程学科学院，40，4.5.5分馏原理，单个光电器

9、件接收固定点的莫尔条纹信号，只能确定明暗变化，不能确定莫尔条纹的移动方向，因此不能确定运动部件的移动方向，不能准确测量位移。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，)如果物体向前移动时得到的脉冲数可以累加，如果物体向后移动时累积的脉冲数可以减去向后移动的脉冲数，就可以得到正确的测量结果。(David assell，Northern Exposure，美国电视电视剧，Northern Exposure)，信息工程学科学院，41，光学路径设置，徐璐在不同的位置设置两个光电元素1和2，以显示两个相位差异90的正弦信号，信息工程学科学院，42，电子电路标识，正向，信息工程学科学院，43，电路点波形图，信息工程学科学院，44，4.5.6细分技术，提高分辨率的方法细分不是在莫尔条纹在一个周期内变化时输出一个脉冲，而是输出几个脉冲，减少脉冲当量以提高分辨率。也称为信息工程学院，45，(1)直接细分，直接细分，位置细分，常用细分数为4。4个细分可以使用4个连续分开的光电元件，在莫尔条纹的一个周期内产生4个计数脉冲，实现4个细分。优点：对莫尔条纹信号波形要求不严格，电路简单，可用于静态和动态测量系统。缺点：光电组件放置困难，细分数不能太高。信