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產(chǎn)品詳細(xì)頁(yè)光標(biāo)尺,數(shù)顯尺,電子尺
- 產(chǎn)品型號(hào):
- 更新時(shí)間:2024-11-05
- 產(chǎn)品介紹:光標(biāo)尺將直線的位移變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào). 脈沖信號(hào)的數(shù)量對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離,脈沖頻率則反應(yīng)了運(yùn)動(dòng)速度。LE 本體部分由5只精密軸承,玻璃光柵,LED光照系統(tǒng),鋁合金外殼組成。
- 廠商性質(zhì):代理商
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產(chǎn)品介紹
光標(biāo)尺是精密的光柵測(cè)量系統(tǒng),適用于大量程的精密測(cè)量. 尤其適用于測(cè)量, 醫(yī)療設(shè)備,精密現(xiàn)代化加工設(shè)備. 數(shù)控加工中心,機(jī)床,磨床,銑床,自動(dòng)卸貨機(jī),金屬板壓制和焊接機(jī),機(jī)器人和自動(dòng)化科技,生產(chǎn)過(guò)程測(cè)量機(jī)器,線性產(chǎn)品, 直線馬達(dá), 直線導(dǎo)軌定位等。
LE輸出信號(hào)為矩形方波。A,B相 相差90°的兩路波形,能夠指示出移動(dòng)距離以及方向。零位信號(hào)間距50mm 。可選購(gòu)RS422長(zhǎng)線輸出。
光標(biāo)尺將直線的位移變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào). 脈沖信號(hào)的數(shù)量對(duì)應(yīng)移動(dòng)的距離,脈沖頻率則反應(yīng)了運(yùn)動(dòng)速度。LE 本體部分由5只精密軸承,玻璃光柵,LED光照系統(tǒng),鋁合金外殼組成。
產(chǎn)品特點(diǎn)
具有單層及雙層防護(hù)密封條:采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠,防水、防塵性能優(yōu)異,使用壽命長(zhǎng)。防護(hù)等級(jí)達(dá)到IP53。
具有可靠的光學(xué)測(cè)量系統(tǒng):滑動(dòng)部件采用已被驗(yàn)證為zui可靠耐用的高精度五軸承系統(tǒng)設(shè)計(jì),保證光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性,具有優(yōu)異的重復(fù)定位性和高等級(jí)的測(cè)量精度。
光柵玻璃尺:采用良好的光柵制作技術(shù),可制作各種規(guī)格的高精度光柵玻璃尺,zui長(zhǎng)可做到3000mm(不接長(zhǎng))。
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產(chǎn)品用途
拉桿連接,安裝極為方便,讀數(shù)頭用精密軸承沿標(biāo)尺定向,自由移動(dòng)時(shí)通過(guò)拉桿連接,能準(zhǔn)確計(jì)量。可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端推拉讀數(shù)頭準(zhǔn)確計(jì)量,適用于讀數(shù)頭無(wú)法直接固定的場(chǎng)合。
TTL、EIA-422信號(hào)集電極開(kāi)路輸出,方便與可編程控制器接口。
(注:不配套拉桿,只配套傳感器和連接塊)
光柵傳感器:分為敞開(kāi)式和封閉式兩類(lèi)。其中敞開(kāi)式為高精度型,產(chǎn)品型號(hào)為JCT,輸出波形為正弦波,主要用于精密儀器的數(shù)字化改造,zui高分辨率可達(dá)0.1um。封閉式則主要用于普通機(jī)床、儀器的數(shù)字化改造,輸出波形為方波,按外形分類(lèi)可分為小型尺、標(biāo)準(zhǔn)尺、大型尺三類(lèi),型號(hào)分別為JCXF型、JCXE型、JCXG型,其中大型尺(JCXG型)zui長(zhǎng)可做到3000mm,分辨率有0.5μ、1μ、2μ、5μ、10μ。此外根據(jù)用戶需求,可提供各種安裝附件以方便系統(tǒng)安裝。
一、光標(biāo)尺應(yīng)用
線位移光柵傳感器數(shù)顯系統(tǒng)主要應(yīng)用于直線移動(dòng)導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)或精密位移量的測(cè)量,可實(shí)現(xiàn)移動(dòng)量的高精確顯示和自動(dòng)控制,
已廣泛應(yīng)用于機(jī)床加工和儀器的精密測(cè)量。目前該產(chǎn)品已形成多種系列,品種齊全,制作精巧,技術(shù)精良,可供不同規(guī)格的
各類(lèi)機(jī)床、儀器數(shù)字化改造選用,還可根據(jù)用戶的特殊需要進(jìn)行特殊制作。配套相應(yīng)的數(shù)顯系統(tǒng)可以用于車(chē)床改造、銑床改造、
鏜床改造、磨床改造、火花機(jī)改造、鉆床改造、坐標(biāo)測(cè)量、投影測(cè)量等。
二、光標(biāo)尺分類(lèi)
1、按外型分大型尺:QH-200 QH-400 QH-600 QH-800
2、按分辨率分有:0.2u----25u
3、按供電電壓分有:5V----24V
4、按輸出信號(hào)分有TTL方波、TTL方波、HTL方波(5V、12V、15V、24V)、RS422信號(hào)、正弦電壓信號(hào)1Vp-p
三、詳細(xì)說(shuō)明
柵距:0.01mm(100線對(duì)/mm)、0.02mm(50線對(duì)/mm)、0.04mm(25線對(duì)/mm)
精度:±0.008mm、±0.01mm、±0.015mm、(20℃ 1000mm)
參考標(biāo)記:間隔25mm、間隔50mm、間隔100mm、間隔200mm、或全量程任意位置設(shè)一個(gè)位置參考點(diǎn)(ABS)
量程:1000mm以內(nèi)任意選擇
分辨率:0.2u---25u 響應(yīng)速度:25m/min、 60m/min
工作溫度:0-45℃ 存儲(chǔ)溫度:-40℃-55℃
光柵:光柵是結(jié)合數(shù)碼科技與傳統(tǒng)印刷的技術(shù),能在特制的膠片上顯現(xiàn)不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立體世界,電影般的流暢動(dòng)畫(huà)片段,匪夷所思的幻變效果。
光柵是一張由條狀透鏡組成的薄片,當(dāng)我們從鏡頭的一邊看過(guò)去,將看到在薄片另一面上的一條很細(xì)的線條上的圖像,而這條線的位置則由觀察角度來(lái)決定。如果我們將這數(shù)幅在不同線條上的圖像,對(duì)應(yīng)于每個(gè)透鏡的寬度,分別按順序分行排列印刷在光柵薄片的背面上,當(dāng)我們從不同角度通過(guò)透鏡觀察,將看到不同的圖像。
光標(biāo)尺其實(shí)起到的作用是對(duì)刀具和工件的坐標(biāo)起一個(gè)檢測(cè)的作用,在數(shù)控機(jī)床中常用來(lái)觀察其是否走刀有誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)的誤差的補(bǔ)償作用.其實(shí)就象人眼睛看到我切割偏沒(méi)偏的作用.然后可以給手起到一個(gè)是否要調(diào)整我是否要改變用力的標(biāo)準(zhǔn).
相當(dāng)于眼睛.
一、引言
目前在精密機(jī)加工和數(shù)控機(jī)庫(kù)中采用的精密位稱數(shù)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。
隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展,光柵傳感器在位移測(cè)量系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用,并逐步向智能化方向轉(zhuǎn)化。
圖2是利用光柵傳感器構(gòu)成的位移量自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)原理示意圖。該系統(tǒng)采用光柵移動(dòng)產(chǎn)生的莫爾條紋與電子電路以及單片機(jī)相結(jié)合來(lái)完成對(duì)位移量的自動(dòng)測(cè)量,它具有判別光柵移動(dòng)方向、預(yù)置初值、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制及過(guò)限報(bào)警、自檢和掉電保護(hù)以及溫度誤差修正等功能。下面對(duì)該系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計(jì)思想作以介紹。
二、電子細(xì)分與判向電路
光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱量進(jìn)行測(cè)量。目前高分辨率的光標(biāo)尺一般造價(jià)較貴,且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率,需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分,本系統(tǒng)采用了電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí),在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋,隨著光柵的移動(dòng),莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量,同量莫爾條紋又具有光學(xué)放大作用,其放大倍數(shù)為:
(1)
式中:W為莫爾條紋寬度;d為光柵柵距(節(jié)距);θ為兩塊光柵的夾角,rad
在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi),按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與羊向功能。本系統(tǒng)采用的光標(biāo)尺柵線為50線對(duì)/mm,其光柵柵距為0.02mm,若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計(jì)數(shù)脈沖,這在一般工業(yè)測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量,即要檢測(cè)其大小,又要檢測(cè)其方向,因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波,我們采用了由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個(gè)滏電器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端,從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為π/2,為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖,需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形,首先把它們整形為占空比為1:1的方波,經(jīng)由兩個(gè)與或非門(mén)74LS54芯片組成的四細(xì)分判向電路輸入可逆計(jì)數(shù)器,zui后送入由8031組成的單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
三、單片機(jī)與接口電路
為實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)和提高測(cè)量速度,系統(tǒng)采用了193可逆計(jì)數(shù)器。假設(shè)工作平臺(tái)運(yùn)行速度為v,光柵傳感器柵距為d,細(xì)分?jǐn)?shù)為N,則計(jì)數(shù)脈沖的頻率為:
(2)
若v=1m/s,d=20μm,N=20,則f=1MHz,對(duì)應(yīng)計(jì)數(shù)時(shí)間間隔為1,顯然對(duì)于8031單片機(jī)系統(tǒng)的響應(yīng)為2μs是不能勝任的。經(jīng)可逆計(jì)數(shù)器分頻后,可大大地提高測(cè)量速度。
由于193是4位二進(jìn)制輸出,為與單片機(jī)接口,把兩片193采用了級(jí)聯(lián)的方式,這樣zui多可計(jì)255個(gè)脈沖,若再來(lái)脈沖,進(jìn)位端或借位端將輸出一個(gè)脈沖送到單片機(jī)T0、T1端計(jì)數(shù),保證送到8031的信號(hào)不丟失。
本系統(tǒng)長(zhǎng)度zui大可測(cè)幾米(由光柵實(shí)際長(zhǎng)度決定),zui小分辨率為μm級(jí),需要7個(gè)顯示數(shù)據(jù)。正向運(yùn)行時(shí)不顯示符號(hào),反向運(yùn)行時(shí)需顯示"-"號(hào),所以連同符號(hào)位,共需8個(gè)顯示塊。為了符全人們應(yīng)用習(xí)慣,顯示塊選用共陰極LED。
為實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)的智能化,設(shè)置了一個(gè)2×8方式鍵盤(pán)矩陣,其中包括0~9共10個(gè)數(shù)字鍵和6個(gè)功能鍵:L/A長(zhǎng)度/角度轉(zhuǎn)稱功能鍵;+/-符號(hào)轉(zhuǎn)換功能鍵;ΔT溫度誤差修正功能鍵;EXE執(zhí)行鍵;ENT預(yù)置鍵CE(清零鍵)。鍵盤(pán)、顯示器與單片機(jī)之間通過(guò)一個(gè)接口芯片8155來(lái)連接。其中,8155的PA口設(shè)置轔基本輸出方式,作為8位LED顯示的段碼線;PB口設(shè)為輸出方式,作為8位LED的位選線;PC口設(shè)為輸入方式,作為鍵盤(pán)的行掃描線。PB口俠選線每次選通1位顯示,每次顯示1ms,由于人眼視覺(jué)惰性,可產(chǎn)生8位顯示塊同時(shí)顯示現(xiàn)象。
由于從前置電路74LS54出來(lái)的脈沖經(jīng)過(guò)2片193分頻后,直接進(jìn)入8031的僅為大于255的"大"數(shù),而小于255的"小"數(shù)是由兩片193輸出通過(guò)I/O接口輸入到8031內(nèi)部處理,這個(gè)I/O接口芯片是通過(guò)擴(kuò)展一片8255實(shí)現(xiàn)的。其中,8255PB口設(shè)為基本輸入方式,PB0-PB3作為1#193輸入,PB4~PB7作為2#193輸入。PA口、PC口的低位設(shè)為輸出,作為系統(tǒng)并行BCD碼輸出。由于8031單片機(jī)無(wú)內(nèi)ROM,應(yīng)外擴(kuò)展一片2732(4k EPROM)。只用PSEN片選,不必增加地址譯碼。為鎖存8031P0口輸入的地址信號(hào),在8031和2732之間需加一片74LS373地址鎖存器。
四、軟件設(shè)計(jì)
根據(jù)硬件電路和系統(tǒng)功能要求,我們?cè)O(shè)計(jì)了軟件程序,由于采用了溫度誤差修正子程序,可使檢測(cè)的精度得到大大提高。光柵傳感器是光機(jī)電一體化結(jié)構(gòu),光標(biāo)尺是由玻璃制做,外殼是由型鋁材料。當(dāng)環(huán)境溫度變化時(shí),必然會(huì)引起結(jié)構(gòu)尺寸改變導(dǎo)致光柵柵距的變化,帶來(lái)檢測(cè)誤差。設(shè)定環(huán)境溫度為20℃時(shí)為檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)值,與標(biāo)準(zhǔn)值比較測(cè)出溫度變化時(shí)帶來(lái)的位移誤差值,即時(shí)測(cè)出位移誤差一溫度特殊性性曲線,由特性曲線擬合出誤差一溫度方程式,作為軟件溫度誤差修正的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu),軟件編制簡(jiǎn)潔,緊湊合理。
五、結(jié)論
根據(jù)上述硬件電路和軟件設(shè)計(jì),經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試,系統(tǒng)的測(cè)精度可優(yōu)于±5μm,目前,我們研制的利用光柵傳感器進(jìn)行長(zhǎng)度、角度自動(dòng)測(cè)量的智能儀表已形成系列產(chǎn)品,分辨率可從20μm到1μm,具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低等優(yōu)點(diǎn),已成功地應(yīng)用于機(jī)庫(kù)改造和相關(guān)的光電尺寸與位置檢測(cè)系統(tǒng)中。
光標(biāo)尺位移傳感器的介紹
一、位移傳感器基本原理
光柵位移傳感器的工作原理,是由一對(duì)光柵副中的主光柵(即標(biāo)尺光柵)和副光柵(即指示光柵)進(jìn)行相對(duì)位移時(shí),在光的干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間(或明暗相間)的規(guī)則條紋圖形,稱之為莫爾條紋。經(jīng)過(guò)光電器件轉(zhuǎn)換使黑白(或明暗)相同的條紋轉(zhuǎn)換成正弦波變化的電信號(hào),再經(jīng)過(guò)放大器放大,整形電路整形后,得到兩路相差為90o的正弦波或方波,送入光柵數(shù)顯表計(jì)數(shù)顯示。
二、位移傳感器安裝方式
光柵線位移傳感器的安裝比較靈活,可安裝在機(jī)床的不同部位。
一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)(滑板)上,隨機(jī)床走刀而動(dòng),讀數(shù)頭固定在床身上,盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。如果由于安裝位置限制必須采用讀數(shù)頭朝上的方式安裝時(shí),則必須增加輔助密封裝置。另外,一般情況下,讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對(duì)機(jī)床靜止部件上,此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定,而尺身則應(yīng)安裝在相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件上(如滑板)。
1、位移傳感器安裝基面
安裝光柵線位移傳感器時(shí),不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上,更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上。用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的方向平行度。千分表固定在床身上,移動(dòng)工作臺(tái),要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。如果不能達(dá)到這個(gè)要求,則需設(shè)計(jì)加工一件光標(biāo)尺基座?;笞龅剑孩賾?yīng)加一根與光標(biāo)尺尺身長(zhǎng)度相等的基座(基座長(zhǎng)出光標(biāo)尺50mm左右)。②該基座通過(guò)銑、磨工序加工,保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外,還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm。安裝時(shí),調(diào)整讀數(shù)頭位置,達(dá)到讀數(shù)頭與光標(biāo)尺尺身的平行度為0.1mm左右,讀數(shù)頭與光標(biāo)尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。
2、位移傳感器主尺安裝
將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上,但不要上緊,把千分表固定在床身上,移動(dòng)工作臺(tái)(主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng))。用千分表測(cè)量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度,調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置,使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí),把M2螺釘*上緊。在安裝光柵主尺時(shí),應(yīng)注意如下三點(diǎn):
?。?)在裝主尺時(shí),如安裝超過(guò)1.5M以上的光柵時(shí),不能象橋梁式只安裝兩端頭,尚需在整個(gè)主尺尺身中有支撐。
?。?)在有基座情況下安裝好后,用一個(gè)卡子卡住尺身中點(diǎn)(或幾點(diǎn))。
?。?)不能安裝卡子時(shí),用玻璃膠粘住光標(biāo)尺身,使基尺與主尺固定好。
3、位移傳感器讀數(shù)頭的安裝
在安裝讀數(shù)頭時(shí),首先應(yīng)保證讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求,然后再安裝讀數(shù)頭,其安裝方法與主尺相似。zui后調(diào)整讀數(shù)頭,使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi),其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi)。
4、位移傳感器限位裝置
光柵線位移傳感器全部安裝完以后,一定要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置,以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端,從而損壞光標(biāo)尺。另外,用戶在選購(gòu)光柵線位移傳感器時(shí),應(yīng)盡量選用超出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光標(biāo)尺,以留有余量。
5、位移傳感器檢查
光柵線位移傳感器安裝完畢后,可接通數(shù)顯表,移動(dòng)工作臺(tái),觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常。
在機(jī)床上選取一個(gè)參考位置,來(lái)回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表),使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至零(或記憶起始數(shù)據(jù)),往返多次后回到初始位置,觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否*。
通過(guò)以上工作,光柵傳感器的安裝就完成了。但對(duì)于一般的機(jī)床加工環(huán)境來(lái)講,鐵屑、切削液及油污較多。因此,光柵傳感器應(yīng)附帶加裝護(hù)罩,護(hù)罩的設(shè)計(jì)是按照光柵傳感器的外形截面放大留一定的空間尺寸確定,護(hù)罩通常采用橡皮密封,使其具備一定的防水防油能力。
三、位移傳感器使用注意事項(xiàng)
?。?)光柵傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。
?。?)盡可能外加保護(hù)罩,并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液,嚴(yán)格防止任何異物進(jìn)入光柵傳感器殼體內(nèi)部。
?。?)定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動(dòng)。
?。?)為延長(zhǎng)防塵密封條的壽命,可在密封條上均勻涂上一薄層硅油,注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上。
(5)為保證光柵傳感器使用的可靠性,可每隔一定時(shí)間用乙醇混合液(各50%)清洗擦拭光標(biāo)尺面及指示光柵面,保持玻璃光標(biāo)尺面清潔。
(6)光柵傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打,以免破壞光標(biāo)尺,如光標(biāo)尺斷裂,光柵傳感器即失效了。
(7)不要自行拆開(kāi)光柵傳感器,更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距,否則一方面可能破壞光柵傳感器的精度;另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對(duì)摩擦,損壞鉻層也就損壞了柵線,以而造成光標(biāo)尺報(bào)廢。
?。?)應(yīng)注意防止油污及水污染光標(biāo)尺面,以免破壞光標(biāo)尺線條紋分布,引起測(cè)量誤差。
?。?)光柵傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作,以免腐蝕光柵鉻層及光標(biāo)尺表面,破壞光標(biāo)尺質(zhì)量。