(1)磁尺位置檢測裝置,磁尺位置檢測裝置是由磁性標(biāo)尺,磁頭和檢測電路組成,該裝置方框圖見圖7-24。利用錄磁原理將一定周期變化的方波、正弦波或脈沖電信號,用錄磁磁頭記錄在磁性標(biāo)尺(或磁盤)的磁膜上,作為測量的基準(zhǔn)。檢測時,用拾磁磁頭將磁性標(biāo)尺上的磁信號轉(zhuǎn)化為電信號,經(jīng)過檢測電路處理后用以計量磁頭相對磁尺之間的位移量。磁尺按其結(jié)構(gòu)可氛圍直線、磁尺和圓形磁尺,分別用語直線位移和角度位移的測量,磁性標(biāo)尺制作簡單、安裝調(diào)整方便,對使用環(huán)境要求較低,如對周圍電磁場的抗干擾能力較強(qiáng),在油污、粉塵較多的場合下使用,有較好的穩(wěn)定性。高精度的磁尺位置檢測裝置可用于各種測量機(jī)、精密機(jī)床和數(shù)控機(jī)床。
磁尺制造工藝比較簡單,錄磁、去磁都較方便。若采用激光錄磁,可得到更高的精度。直接在機(jī)床上錄制磁尺、不需安裝、調(diào)整工件、避免了安裝誤差。目前數(shù)控機(jī)床的快速移動速度已達(dá)24m/min。磁尺作為測量元件難以跟上這樣高的反應(yīng)速度,使其應(yīng)用受到限制。
(2)光柵位置檢測裝置,光柵測量裝飾是種非接觸式測量。利用光路減少了機(jī)械誤差,具有精度高,響應(yīng)速度快等特點(diǎn),是數(shù)控機(jī)床和數(shù)顯系統(tǒng)常用的檢測元件。作為數(shù)控機(jī)床檢測裝置,用以測量長度、角度、速度、加速度、振動和爬行等。
光柵就是在一塊長條形的光學(xué)玻璃上均勻地刻劃很多條和運(yùn)動方向垂直的條紋。條紋之間的距離稱為柵距。柵距可以根據(jù)所需的精度來決定。長光柵稱為指示光柵,固定在機(jī)床的移動部件上,短光柵稱為指示光柵。裝在機(jī)床的固定部件上,兩塊光柵互相平行,他們之間保持0.05mm或0.1mm的間隙。根據(jù)制造方法和光學(xué)原理的不同,光柵可分為透射光柵和反射光柵。透射光柵采用經(jīng)磨制的光學(xué)玻璃或表面感光材料的涂層上刻成光柵線紋,這種光柵的特點(diǎn)是:光源可以采用垂直入射光,光電元件直接接受光照,因此,信號幅值比較大,信噪比好,光電轉(zhuǎn)換器(光柵讀數(shù)頭)的結(jié)構(gòu)簡單,同時光柵每毫米的線紋數(shù)多。如刻線密度為200線/mm時,光柵本身就已經(jīng)細(xì)分到0.005mm,從而減輕了電子線路的負(fù)擔(dān),其缺點(diǎn)是:玻璃易破裂,熱脹系數(shù)與機(jī)床金屬部件不一致,影響測量精度。反射光柵是用不銹鋼帶經(jīng)照像腐蝕或直接刻線制成,其特點(diǎn)是:光柵和機(jī)床金屬部件的線膨脹系數(shù)一致。接長方便,也可用鋼帶做成長達(dá)數(shù)米的長光柵。標(biāo)尺光柵安裝在機(jī)床上,所需的面積小。調(diào)整也很方便。適應(yīng)于大位移測量的場所。其缺點(diǎn)是:為了使反射后的莫爾條紋反差較大,每毫米內(nèi)線紋不宜過多,常用線紋數(shù)為4、10、25、40、50在檢測過程中,標(biāo)尺光柵與指示光柵不直接接觸,滅有磨損。精度可以長期保持。但光學(xué)系統(tǒng)易受外界因素的影響產(chǎn)生誤差,對工作環(huán)境的要求較高。