精密制造基础-光学测量技术.ppt

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1、光学测量技术,卢盛林 东莞理工学院,精密制造基础,内容介绍,光栅尺,1,旋转编码器,2,基于三角测量法的位移传感器,3,激光光幕尺寸测量传感器,4,光学测量的优点,非接触,1,实现高传动比，无间隙，无摩擦,2,大行程和高精度,3,光栅尺基本原理,构成：主光栅-标尺光栅，定光栅；指示光栅-动光栅光电转换电路等刻线密度-测量精度(10、25、50、100、125线/mm),直线光栅-直线位移；,圆光栅-角位移,平面光栅-XY位移,a.封闭式,b.开放式,光栅尺基本原理,透射光栅,光栅尺基本原理,反射光栅,光栅尺基本原理,由于挡光效应和光的衍射，在与线纹几乎垂直方向上，会出现明暗交替、间隔相等的粗大

2、条纹，称为“莫尔条纹”。,(1)莫尔条纹（Moire）,光栅尺基本原理,莫尔条纹的特点 放大作用,莫尔条纹纹距B 与光栅节距w和倾角之间的关系：,光栅横向移动一个节距w，莫尔条纹正好沿刻线上下移动一个节距B，用光电元件检测莫尔条纹信号的变化就可以测量光栅的位移。例：当 w=0.01mm，=0.01 red，则 B=1mm，将栅距放大100倍的莫尔条纹宽度。,光栅尺基本原理,光栅尺横向莫尔条纹及其参数,光栅尺基本原理,均化误差作用 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成的，栅距之间的相邻误差被均化。短光栅的工作长度愈长,这一均化误差的作用愈显著。根据莫尔条纹的移动与栅距移动的对应关系,旋转编码器,一

3、种旋转式的检测角位移的传感器。将角位移用数字(脉冲)形式表示，故 又称脉冲编码器。广泛应用于NC机床的位置检测，也常用它作为速度检测元件。1、编码器分类 按码盘信号的读取方式可分为：光电式、接触式和电磁式 以光电式的精度和可靠性最好，NC机床常用光电式编码器 按测量坐标系又可分为：增量式和绝对式按每转发出的脉冲数分为：高分辨率 20000-30000p/r 普通分辨率 2000-3000p/r,旋转编码器,增量式光电脉冲编码器（1）组成：由光源、聚光镜、光电盘、光栏板、光敏元件(光电管)、整形放大电路和数字显示装置等组成。,旋转编码器,工作原理 光电盘按装在被测轴上，随主轴一起转动。光电盘转动

4、时，光电元件把通过光电盘和光栏板射过来的忽明忽暗的光信号(近似于正弦信号)转换为电信号，经整形、放大等电路的变换后变成脉冲信号，通过计算脉冲的数目，即可测出工作轴的转角，并通过数显装置进行显示。通过测定计数脉冲的频率，即可测出工作轴的转速。,旋转编码器,（4）提高光电脉冲编码器分辨率的方法 提高光电盘圆周的等分狭缝的密度，实际上是使光电盘的 狭缝变成了圆光栅线纹。增加光电盘的发信码道，使盘上不仅只有一圈透光狭缝，而且有若干大小不等的同心圆环狭缝(称为码道)，光电盘 回转一周发出的脉冲信号数增多，使分辨率提高。,旋转编码器,绝对式光电脉冲编码器,（1）结构 绝对式脉冲编码器结构与增量式相似，就是

5、在码盘的每一转角位置刻有表示该位置的唯一代码，称为绝对码盘。绝对式脉冲编码器是通过读取编码盘上的代码(图案)来表示轴的位置。,旋转编码器,码盘的种类 按码制不同分二进制码、格雷码（循环码）、十进制码、六十进制码等，最常用的是二进制循环码盘。,纯二进制码有一个缺点：相邻两个二进制数可能有多位二进制码不同，当数码切换时有多个数位要进行切换，增大了误读的机率。而格雷码则不同，相邻两个二进制数码只有一个数位不同，因此两数切换时只在一位进行，提高了读数的可靠性。,基于三角测量法的位移传感器,三角形测量受光单元使用PSD、CCD或者C-MOS。到工件的距离有变化的话，受光单元上的成像位置也会变化。将此位置变换成与距离比例地信号而输出的传感器。距离设定型传感器地高精度版。,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的3D传感器,激光光幕尺寸测量仪器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,基于三角测量法的位移传感器,Thank You!,