光柵尺在機(jī)械加工中的應(yīng)用

　　在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究中，精度的追求永無止境。而光柵尺，作為一種能夠提供高精度位移測量的儀器，發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

　　光柵尺通常是刻在玻璃或鋼帶基體上1。玻璃一般用于短行程尺子，大長度尺子則多采用鋼帶作為基體。其通過光刻刻上去的一系列條紋和狹縫，一個(gè)條紋和一個(gè)狹縫的寬度稱為柵距，常見柵距為20um。

　　讀數(shù)頭是光柵尺的關(guān)鍵部分。讀數(shù)頭每掃描一個(gè)柵距，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)正弦波信號周期。此信號再通過一個(gè)電子電路進(jìn)行細(xì)分，比如5倍、10倍、50倍、100倍的細(xì)分，從而可以達(dá)到很高的分辨率1。例如，一個(gè)20um柵距，經(jīng)過50倍細(xì)分，一個(gè)周期就變?yōu)?.4um，這就是廠商所說的分辨率。

　　在工作時(shí)，讀數(shù)頭中有和尺體柵距一樣的指示光柵，并且讀數(shù)頭中本身有LED光源。當(dāng)讀數(shù)頭相對于光柵尺移動(dòng)時(shí)，LED光在經(jīng)過聚焦鏡后，照射到光柵尺上，然后光通過光柵狹縫，衍射到讀數(shù)頭的光電探測器上，這樣就在探測器平面上，產(chǎn)生了明暗相間的正弦干涉條紋1。需要注意的是，實(shí)際情況中，光電探測器和LED在光柵尺的同一側(cè)，都集成在讀數(shù)頭中。當(dāng)光照射到光柵尺后，有一部分光會(huì)反射回去，然后通過聚焦鏡，照射回光電探測器，形成電信號。

　　光柵尺的精度表現(xiàn)出色，有±15μm、±5μm、±3μm、±1μm等多種規(guī)格1。需要指出的是，這里說的精度，是光柵尺的制造誤差，指每走1m實(shí)際可能的誤差。而在小距離行走時(shí)，誤差會(huì)更小，比如±0.275μm/10mm，±0.750μm/50mm。這意味著在短行程的測量中，光柵尺能夠提供更為精確的結(jié)果。

　　光柵尺位移傳感器經(jīng)常應(yīng)用于機(jī)床與現(xiàn)代加工中心以及測量儀器等方面，可用作直線位移或者角位移的檢測2。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應(yīng)迅速等優(yōu)點(diǎn)。

　　在實(shí)際應(yīng)用中，光柵尺有著廣泛的用途。各類測量機(jī)構(gòu)、儀器的位移測量，如彈簧試驗(yàn)機(jī)、三坐標(biāo)機(jī)、投影儀等都離不開它3。各類機(jī)床的數(shù)顯系統(tǒng)，如車床、銑床、磨床、鏜床、電火花、鉆床等，也因光柵尺的存在而實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化的精確控制。各類數(shù)控機(jī)床的配套使用，如數(shù)控銑、加工中心、數(shù)控磨等，更是讓加工精度和效率得到了顯著提升。