光栅线位移传感器的结构原理及保护常识
名词解释：
光栅数显丈量体系是一种能主动检测和主动显现的光机电一体化产品，是改造旧机床，配备新机床以及各种长度计量仪器的重要配套件，是用微电子技术改造传统工业的方向之一。因为光栅数显丈量体系具有精度高，设备及操作简单，价格低，收回出资快等长处而得到很多运用。为使广阔用户能够更好地把握运用好这一产品，本
光栅数显丈量体系是一种能主动检测和主动显现的光机电一体化产品，是改造旧机床，配备新机床以及各种长度计量仪器的重要配套件，是用微电子技术改造传统工业的方向之一。因为光栅数显丈量体系具有精度高，设备及操作简单，价格低，收回出资快等长处而得到很多运用。为使广阔用户能够更好地把握运用好这一产品，本文以我公司出产的BG1/KG1型系列光栅线位移传感器为例，就其结构、原理、设备与保护作一介绍。
一、结构
BG1/KG1系列光栅线位移传感器是我公司出产的主导产品之一,分为BG1型闭式结构和KG1型敞开式结构两种类型。BG1型闭式结构的光栅尺为50线/mm，KG1型敞开式结构的光栅尺为100线/mm。
KG1型敞开式传感器的标尺光栅暴露在外，微型发光器材和接纳器材都装在传感头里。它的精度较高，要求的作业环境条件高，一般运用于精密仪器及运用条件较好的数控设备上。BG1型闭式传感器的特点是发光器材、光电转化器材和光栅尺封装在紧固的铝合金型材里。发光器材选用红外发光二极管，光电转化器材选用光电三极管。在铝合金型材下部有柔性的密封胶条，能够防止铁屑、切屑和冷却剂等污染物进入尺体中。电气连接线经过缓冲电路进入传感头，然后再经过能防止搅扰的电缆线送进光栅数显表，显现位移的改变。闭式光栅线位移传感器的结构及输出波形。
BG1型闭式传感器的传感头分为下滑体和读数头两部分。下滑体上固定有五个精确认位的微型滚动轴承沿导轨运动，确保运动中指示光栅与主栅尺之间坚持精确夹角和正确的空隙。读数头内装有前置扩大和整形电路。读数头与下滑体之间选用刚柔结合的联接办法，既确保了很高的可靠性，又有很好的灵敏性。读数头带有两个联接孔，主光栅尺体两头带有设备孔，将其分别设备在两个相对运动的两个部件上，完成主光栅尺与指示光栅之间的运动进行线性丈量。
二、基本原理
光栅位移传感器的作业原理，是由一对光栅副中的主光栅(即标尺光栅)和副光栅(即指示光栅)进行相对位移时，在光的干与与衍射一起效果下发生是非相间(或明暗相间)的规矩条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器材转化使是非(或明暗)相同的条纹转化成正弦波改变的电信号，再经过扩大器扩大，整形电路整形后，得到两路相差为90o的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显现。
三、设备办法
光栅线位移传感的设备比较灵敏，可设备在机床的不同部位，一般将主尺设备在机床的作业台(滑板)上，随机床走刀而动，读数头固定在床身上，尽或许使读数头设备在主尺的下方。其设备办法的挑选有必要留意切屑、切削液及油液的溅落方向。假如因为设备方位约束有必要选用读数头朝上的办法设备时，则有必要添加辅佐密封设备。别的，一般情况下，读数头应尽量设备在相对机床停止部件上，此刻输出导线不移动易固定，而尺身则应设备在相对机床运动的部件上(如滑板)。
1、设备基面
设备光栅线位移传感器时，不能直接将传感器设备在粗糙不平的机床身上，更不能设备在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别设备在机床相对运动的两个部件上。用千分表查看机床作业台的主尺设备面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上，移动作业台，要求到达平行度为0.1mm/1000mm以内。假如不能到达这个要求，则需规划加工一件光栅尺基座。基座要求做到：①应加一根与光栅尺尺身长度持平的基座(最好基座长出光栅尺50mm左右)。②该基座经过铣、磨工序加工，确保其平面平行度0.1mm/1000mm以内。别的，还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座一共差错不得大于±0.2mm。设备时，调整读数头方位，到达读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右，读数头与光栅尺尺身之间的距离为1~1.5mm左右。
2、主尺设备
将光栅主尺用M4螺钉上在机床设备的作业台设备面上，但不要上紧，把千分表固定在床身上，移动作业台(主尺与作业台一起移动)。用千分表丈量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉方位，使主尺平行度满意0.1mm/1000mm以内时，把M2螺钉完全上紧。在设备光栅主尺时，应留意如下三点：
(1)在装主尺时，如设备超越1.5M以上的光栅时，不能象桥梁式只设备两头头，需要在整个主尺尺身中有支撑。
(2)在有基座情况下设备好后，最好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。
(3)不能设备卡子时，最好用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。
3、读数头的设备
在设备读数头时，首先应确保读数头的基面到达设备要求，然后再设备读数头，其设备办法与主尺类似。最终调整读数头，使读数头与光栅主尺平行度确保在0.1mm之内，其读数头与主尺的空隙控制在1~1.5mm以内。
4、限位设备
光栅线位移传感器悉数设备完今后，必定要在机床导轨上设备限位设备，防止机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两头，然后损坏光栅尺。别的，用户在选购光栅线位移传感器时，应尽量选用超出机床加工尺度100mm左右的光栅尺，以留有余量。
5、查看光栅线位移传感器设备结束后，可接通数显表，移动作业台，调查数显表计数是否正常。在机床上选取一个参阅方位，来回移动作业点至该选取的方位。数显表读数应相同(或回零)。别的也可运用千分表(或百分表)，使千分表与数显表一起调至零(或回忆开始数据)，往复屡次后回到初始方位，调查数显表与千分表的数据是否共同。经过以上作业，光栅传感器的设备就完成了。但关于一般的机床加工环境来讲，铁屑、切削液及油污较多。因而，光栅传感器应顺便加装护罩，护罩的规划是依照光栅传感器的外形截面扩大留必定的空间尺度确认，护罩一般选用橡皮密封，使其具有必定的防水防油才能。
四、运用留意事项
(1)光栅传感器与数显表插头座插拔时应封闭电源后进行。
(2)尽或许外加保护罩，并及时整理溅落在尺上的切屑和油液，严厉防止任何异物进入光栅传感器壳体内部。
(3)定时查看各设备联接螺钉是否松动。
(4)为延伸防尘密封条的寿数，可在密封条上均匀涂上一薄层硅油，留意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。
(5)为确保光栅传感器运用的可靠性，可每隔必定时刻用乙醇混合液(各50%)清洗擦洗光栅尺面及指示光栅面，坚持玻璃光栅尺面清洁。
(6)光栅传感器禁止剧烈轰动及摔打，防止损坏光栅尺，如光栅尺开裂，光栅传感器即失效了。
(7)不要自行拆开光栅传感器，更不能恣意改动主栅尺与副栅尺的相对距离，不然一方面或许损坏光栅传感器的精度；另一方面还或许形成主栅尺与副栅尺的相对冲突，损坏铬层也就损坏了栅线，以而形成光栅尺作废。
(8)应留意防止油污及水污染光栅尺面，防止损坏光栅尺线条纹散布，引起丈量差错。
(9)光栅传感器应尽量防止在有严峻腐蚀效果的环境中作业，防止腐蚀光栅铬层及光栅尺外表，损坏光栅尺质量。
五、常见毛病现象及判别办法
1、接电源后数显表无显现
(1)查看电源线是否断线，插头触摸是否杰出。
(2)数显表电源保险丝是否熔断。
(3)供电电压是否符合要求。
2、数显表不计数
(1)将传感器插头换至另一台数显表，若传感器能正常作业阐明原数显表有问题。
(2)查看传感器电缆有无断线、破损。
3、数显表连续计数
(1)查看光栅尺设备是否正确，光栅尺一切固定螺钉是否松动，光栅尺是否被污染。
(2)插头与插座是否触摸杰出。
(3)光栅尺移动时是否与其他部件刮碰、冲突。
(4)查看机床导轨运动副精度是否过低，形成光栅作业空隙改变。
4、数显表显现报警
(1)没有接光栅传感器。
(2)光栅传感器移动速度过快。
(3)光栅尺被污染。
5、光栅传感器移动后只要末位显现器闪耀
(1)A或B相无信号或不正常只要一相信号。
(2)有一路信号线不通。
(3)光敏三极管损坏
6、移动光栅传感器只要一个方向计数，而另一个方向不计数(即单方向计数)
(1)光栅传感器A、B信号输出短路.
(2)光栅传感器A、B信号移相不正确。
(3)数显表有毛病。
7、读数头移动宣布吱吱声或移动困难
(1)密封胶条有裂口。
(2)指示光栅掉落，标尺光栅严峻触摸冲突。
(3)下滑体滚珠掉落。
(4)上滑体严峻变形。
8、新光栅传感器设备后，其显现值禁绝
(1)设备基面不符合要求。
(2)光栅尺尺体和读数头设备不合要求。
(3)严峻磕碰使光栅副方位改变。
