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heidenhain海德漢光電掃描原理
點擊次數(shù):1096 更新時間:2019-08-08

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。光電掃描測量基準是非接觸式掃描,因此無磨損。這種光電掃描方法能檢測到非常細的線條,通常不超過幾微米寬,而且能生成信號周期很小的輸出
信號。
測量基準的柵距越小,光電掃描的衍射現(xiàn)象越嚴重。海德漢角度編碼器采用兩種掃描方法:
• 成像掃描原理用于20 µm至40 µm的柵距
• 干涉掃描原理用于更小柵距的光柵,例如,8 µm。

成像掃描原理
簡單的說,成像掃描原理是采用透射光生成信號:兩個具有相同或相近柵距的測量基準和掃描掩模彼此相對運動。掃描掩膜的基體是透明的,而作為測量基準的光柵可以是透明的也可以是反射的。

當(dāng)平行光穿過一個光柵時,在一定距離處形成明/暗區(qū)。掃描光柵就位于該位置。當(dāng)兩個光柵相對運動時,穿過光柵的光得到調(diào)制。如果狹縫對齊,則光線穿過。如果一個光柵的刻線與另一個光柵的狹縫對
齊,光線無法通過。光電池組將這些光強變化轉(zhuǎn)化成電信號。特殊結(jié)構(gòu)的掃描掩膜將光強調(diào)制為近正弦輸出信號。

柵距越小,掃描掩膜和光柵尺帶間的間距越小,公差越嚴。成像掃描的10 µm或更大柵距的編碼器允許的編碼器安裝公差相對
較大。
例如,采用成像掃描原理的ERA系列角度編碼器。

干涉掃描原理

 

干涉掃描原理是利用精細光柵的衍射和干涉形成位移的測量信號。階梯狀光柵用作測量基準: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,光波被衍射為三束光強近似的光:-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信號轉(zhuǎn)化成電信號。

 

掃描掩膜與光柵尺帶的相對運動使級的衍射光產(chǎn)生相位移:當(dāng)光柵移過一個柵距時,前一級的+1衍射光在正方向上移過一個光波波長,-1衍射光在負方向上移過一個光波波長。由于這兩個光波在離開掃描光柵時將發(fā)生干涉,光波將彼此相對移動兩個光波波長。也就是說,相對移動一個柵距可以得到兩個信號周期。

 

例如,干涉光柵尺的柵距一般為8 µm、•4•µm甚至更小。其掃描信號基本沒有高次諧波,能進行高倍頻細分。因此,這些光柵尺特別適用于小測量步距和高精度應(yīng)用。
例如,采用干涉掃描原理的ERP系列角度編碼器。

 

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