光電掃描原理

大多數(shù)海德漢公司的光柵尺或編碼器都用 光電掃描原理。光電掃描測(cè)量基準(zhǔn)是非接 觸式掃描，因此無磨損。這種光電掃描方 法能檢測(cè)到非常細(xì)的線條，通常不超過幾 微米寬，而且能生成信號(hào)周期很小的輸出 信號(hào)。 測(cè)量基準(zhǔn)的柵距越小，光電掃描的衍射現(xiàn) 象越嚴(yán)重。

海德漢直線光柵尺采用兩種掃 描方法：

• 成像掃描原理用于10 µm至200 µm的柵 距。

• 干涉掃描原理用于柵距4 µm甚至更小柵 距的光柵。

成像掃描原理 簡(jiǎn)單地說成像掃描原理

是用透射光生成信 號(hào)：兩個(gè)具有相同或相近柵距的光柵尺與 掃描掩碼彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。掃描掩膜的基體 是透明的，而作為測(cè)量基準(zhǔn)的光柵可以是 透明的也可以是反射的。

當(dāng)平行光穿過一個(gè)光柵時(shí)，在一定距離處 形成明/暗區(qū)。具有相同或相近柵距的掃描 光柵就在這個(gè)位置處。當(dāng)兩個(gè)光柵相對(duì)運(yùn) 動(dòng)時(shí)，穿過光柵尺的光得到調(diào)制：如果狹 縫對(duì)齊，光線通過。如果一個(gè)光柵的刻線 與另一個(gè)光柵的狹縫對(duì)齊，光線無法通過。 光電池將這些光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。特殊 結(jié)構(gòu)的掃描掩膜將光強(qiáng)調(diào)制為近正弦輸出 信號(hào)。柵距越小，掃描掩膜和光柵尺帶間 的間距越小，公差越嚴(yán)。如果對(duì)10 µm或 更大柵距的編碼器進(jìn)行成像掃描，允許的 編碼器安裝公差相對(duì)較大。

LIC和LIDA系列直線光柵尺為成像掃描。

干涉掃描原理

干涉掃描原理是利用精細(xì)光柵的衍射和干 涉形成位移的測(cè)量信號(hào)。

階梯狀光柵用作測(cè)量基準(zhǔn)：高度0.2 µm的 反光線刻在平反光面中。光柵尺帶的前方 是掃描掩膜，其柵距與光柵尺帶的柵距相 同，是透射相位光柵。

光波照射到掃描掩膜時(shí)，光波被衍射為三 束光強(qiáng)近似的光：-1、0和+1。光柵尺帶 衍射的光波中，反射的衍射光中光強(qiáng)qiang 的光束為+1和-1。這兩束光在掃描掩膜的 相位光柵處再次相遇，又一次被衍射和干 涉。它也形成三束光，并以不同的角度離 開掃描掩膜。光電池將這些交變的光強(qiáng)信 號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。

掃描掩膜與光柵尺帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使*級(jí) 的衍射光產(chǎn)生相位移：當(dāng)光柵移過一個(gè)柵 距時(shí)，前一級(jí)的+1衍射光在正方向上移過 一個(gè)光波波長(zhǎng)，-1衍射光在負(fù)方向上移過 一個(gè)光波波長(zhǎng)。由于這兩個(gè)光波在離開掃 描光柵時(shí)將發(fā)生干涉，光波將彼此相對(duì)移 動(dòng)兩個(gè)光波波長(zhǎng)。也就是說，相對(duì)移動(dòng)一 個(gè)柵距可以得到兩個(gè)信號(hào)周期。

例如，干涉光柵尺的柵距一般為8 µm、 4 µm甚至更小。其掃描信號(hào)基本沒有高次 諧波，能進(jìn)行高倍頻細(xì)分。因此，這些光 柵尺特別適用于小測(cè)量步距和高精度應(yīng) 用。盡管如此，其相對(duì)寬松的安裝公差使 它可用于許多應(yīng)用。

LIP、LIF和PP直線光柵尺采用干涉掃描 法。

heidenhain海德漢光柵尺LIF401精度0.01 µm

LIF 471，LIF 481 安裝簡(jiǎn)單的增量式直線光柵尺

• 測(cè)量步距1 µm至0.01 µm

• 用限位開關(guān)和零位軌檢測(cè)位置

• 玻璃光柵尺，背膠固定

• 由光柵尺和讀數(shù)頭組成

• 高真空版（參見產(chǎn)品信息樣本）

如有需要詳情，請(qǐng)見：heidenhain海德漢光柵尺LIF401精度0.01 µm