数控机床的光栅位置检测装置

闭环数控机床的位移精度主要取决于检测装置，可见位置检测装置是十分重要的。数控机床对位置检测装置有如下要求：

(1)受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强;

(2)在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求;

(3)使用维护方便;

(4)成本低。

常用的位置检测装置有：感应同步器、旋转变压器、磁尺位置检测装置、光栅位置检测装置、激光干涉装置、脉冲编码器等等。

光栅位置检测装置可用于测量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行，目前广泛应用于闭环数控机床。

第一节　光栅位置检测装置

一、实验目的

1.熟悉光栅的分类、用途及工作原理

2.熟悉横向、纵向及斜向莫尔条纹的放大效应、平均效应及移动规律

3.了解圆光栅的结构特点

4.对光栅原理有一定的感性认识

二、工作原理

莫尔条纹是光栅的特点，也是光栅工作的基础。对于粗光栅，莫尔条纹产生的主要原因是挡光积分效应;对于细光栅，则是由于光线衍射并产生干涉的结果。

莫尔条纹有横向、纵向、斜向等多种，相应的光栅也有多种。但是，它们在机床上的作用却是一致的：两块光栅作微小的相对运动，由此而产生的莫尔条纹却有很大的移动，通过检测较易测量的莫尔条纹的位移，就能知道实际光栅不易直接检测的微小位移。两者比例愈大，光栅放大倍数愈大，数控机床的精度也就愈高。

三、实验步骤

1.启动CNC-V2.0后，进入界面(图5-1)：

2.选择一种光栅，现以单击横向光栅的单选钮为例：

进入横向光栅的相应界面(图5-2)后，单击“开始”，可以模拟横向莫尔条纹的运动，根据界面提示，可以通过改变夹角、栅距等修改“光栅”的结构，可以看到莫尔条纹有明显的变化。还可以通过按钮控制标尺光栅的移动速度。

图5-1　光栅主页面

图5-2　横向条纹

其他光栅的界面分别如下：纵向条纹(图5-3)、斜向条纹(图5-4)、弧线圆光栅(图5-5、)、直线圆光栅(图5-6)

图5-3　纵向条纹

图5-4　斜向条纹

图5-5　弧刻线圆光栅

图5-6　直刻线圆光栅