数显技术讲座：第三讲 光栅数显系统的工作原理

一、概述 (一)概况包括长光栅和圆光栅在内的计量光栅是用于进行长度和角度测量的光栅。计量光栅位置测量系统是基于对两块光栅叠合时形成的莫尔条纹进行计数来工作的。莫尔条纹的重要特性表现为具有放大作用和误差平均作用,因此由计量光栅组成的位置测量系统,结构简单却具有很高的精度,在长度与角度的数字测量和读出(数显)运动的比较和误差补偿以及数控机床、精密     

高精度长光栅测量系统

<正> 计量光栅是一种新兴的位移测量元件,是现代化仪器、机床实现数控化、自动化及精密计量的关键元器件。计量光栅测量技术在国外已被相当普遍的应用,在国内也越来越受到重视,在计量技术中已开始占据重要地位。由成都工具研究所研制生产的KZC—1型光栅传感器和DGX—1、SGX—2单、双座标光栅数字显示仪配套组成的光栅测长系统,是一种精度高、稳定性好、测量范围大、效率高的数字化长度座标测量系统,具有安装、调整方便等优点,可方便地应用于多种新型精密仪器和机床,以及对旧设备的传统座标测量系统进行更新。现已成功地应用于万能工具显微镜改造、高精度螺旋线动态误差测量仪器、凸轮动态误差检查仪等。KZC—1型光栅传感器的结构为开启式,即光栅读数头与主尺分开,气隙由仪器或机床导轨     

一种新型三维表面形貌测量仪的研制及应用

介绍了一种新型的基于直线相位光栅干涉三维表面形貌测量仪,该测量仪具有高分辨率、大量程、低成本的特点.该三维表面形貌测量仪由基于直线相位衍射光栅干涉原理的微位移传感器、X-Y二维工作台、立柱、光电探测器以及信号处理电路、计算机及数据处理软件组成.该轮廓仪工作台的工作范围为50 mm×50 mm,最小步距为0.2μm,工作台计量系统的分辨率为0.05μm,微位移传感器理论垂直分辨率可达到0.12 nm,实际测量量程为2 mm,通过更换测杆可以达到6 mm的测量量程.     

基于单片机的鞋底尺寸测量装置的设计

为了在制作过程中对鞋底尺寸进行在线检测,设计了以单片机为主控制器,采用高分辨率的光栅编码器为计量传感器的鞋底尺寸测量装置。系统涵盖了嵌入式控制技术、微电子技术、光栅测量技术,大大提高了测量速度、精度和重复性,有利于生产部门,提高工作效率和节省人力、物力资源。     

一种基于相位光栅干涉微位移传感器的研制

高精度微位移传感器是表面计量技术的关键技术之一.文中介绍了一种低成本、高精度的接触式微位移传感器.该传感器采用平行簧片实现精密直线运动,相位透射型正弦衍射光栅作为计量光栅实现高精密的位移测量.文中分析了其测量原理、光学原理、干涉条纹的光电接收以及辨向、细分.理论分析和实验应用结果表明该传感器垂直分辨率可达到nm级,测量量程为2 mm,可以用于微纳米表面形貌和轮廓的测量.     

光栅发讯器莫尔条纹几何参数的计算原理

计量光栅技术是一种先进的长度与角度自动测量技术。它通过光栅发讯器将机械位移转变成周期变化的光电讯号,并配合电子技术,以实现机器或仪器的位移数字测量、数字控制以及动态测试等。因此受到国内外的普遍重视,获得日益广泛的应用。 两片光栅重叠形成的莫尔条纹现象,是此种测量方法的基础。本文讨论了光栅发讯器莫尔条纹几何参数的计算原理,目的是要建立莫尔条纹的几何参数同光栅本身尺寸参数及可调节参数之间的关系式。 莫尔条纹几何参数有:交点坐标x、y,条纹距离W,条纹倾角α;光栅本身尺寸参数有:栅距P1、P2、φ,参考圆直径DCK;可调…     

基于AT89C52的多路光栅智能测控仪

根据机床上精密测控的需求,提出了基于光栅位移传感器的微行程测量技术,并设计了一种基于AT89C52单片机和光栅传感器的智能光栅测量系统.阐述了该系统的硬件电路和系统软件处理程序的设计方法;同时对系统的性能以及具体功能实现进行了分析.     

光栅位置检测技术现状及发展

光栅位置检测技术现状及发展合肥工业大学孟超，费业泰一、前言利用光栅作为传感元件进行位置测量的原理是：用一对计量光栅作位移传感器，通过对莫尔条纹的计数测出移动光栅的位移量。随着光栅刻制技术的发展和莫尔条纹细分技术的不断完善，工业计量领域中的光栅技术得到...     

纳米测量精度光栅传感器研究综述

概括分析了光栅纳米测量中双光栅测量系统、炫耀光栅测量系统、基于误差修正技术的光栅纳米测量系统、基于二次莫尔条纹原理的纳米光栅测量系统的测量原理。介绍了纳米测量精度光栅传感器研究的关键技术。     

CMOS光栅图像纳米细分技术研究

光栅技术已在长度测量、角度测量、位置测量、自动检测、自动控制等诸多领域广泛应用。采用长光栅作为检测元件,但对光栅的细分不用常用的电子学细分,而是采用CMOS显微成像系统读取长光栅,并随之对光栅图形进行细分。系统由光源、光阑和聚光镜、标尺光栅、显微物镜及CMOS电子目镜组成,光栅图像进入PC机,采用软件进行细分。试验获得的光栅图形清晰,从而为利用数字图像处理技术进行细分提供可靠依据,实验研究的细分分辨力为80nm。     

MTMM—211小型台式三坐标测量机

MTMM-211小型台式三坐标测量机是在普通万能工具显微镜的基础上,分别在仪器x、y轴上加装长光栅位移传感器,在立柱上加装光栅阿贝头,在阿贝头的活动测杆上固定三维触发式测头并配置全微机化坐标测量与数据处理系统后构成的。全微机化坐标测量系统采用先进的插件式个人仪器结构,四块具有光栅位移测量。三维测头触测信号处理和通讯功能     

修井作业中油管长度的检测

环形防喷器是在带压作业中实现高温高压的关键部件。油管上提或下降时,需对管箍位置进行检测。针对油田修井作业所需,设计了一种光栅检测的连续油管长度在线测量系统。系统采用光栅作为油管长度测量的传感器,用51单片机构成测量控制系统核心,根据实际需要设计了硬件电路并编写了软件程序,准确测量下井油管的单根长度和总体长度,此技术可延长环形防喷器寿命,节约成本,为修井作业时管箍及油管位置的判断及井口数据提供依据。     

滚动光栅位移数显装置的发展与未来

滚动光栅,学名机、光、电大位移传感器,长度计量术语称位移检测元件,配置具有电器细分的数字显示仪表组成滚动光栅位移数显装置。它的样机出现在1976年北京举办的一次国际工业展览会上,也是我们见到国外的初期样机。滚动测量理论与样机的时间间隔相差15年左右。我国见到最早介绍滚动测量原理的文章出现在《几何量测量》一书中大尺寸测量部分。     

电磁计量技术在传感器测量系统中的应用

传感器是一种可以感知被测量的信息,并按一定规律转换成易于测量的电信号或其他形式的信号输出的器件。传感器往往把其它非电量转化为电磁参量,然后通过电磁计量技术进行测量。本文首先对电磁计量技术进行了概述,然后介绍了传感器测量系统及其与电磁计量技术的关系,接着以智能手机为例阐述了传感器测量系统的组成,最后通过压力传感器和电子秤系统阐述了电磁计量技术在传感器测量系统中的应用。     

少模光纤倾斜光栅制备及扭转传感研究

设计了一种基于少模光纤倾斜布拉格光栅的反射型扭转传感器,小角度倾斜光栅中的纤芯基模与二阶模在光栅处发生互耦,通过测量该过程形成的反射峰强度变化实现扭转测量。分析了光栅倾斜角度对模式耦合效率的影响,采用相位掩模板法在线刻写光栅技术,在少模光纤上刻写了不同的小角度倾斜光栅;在此基础上选择倾斜角度为1°的光栅进行了单点、双点扭转传感实验,实验表明其反射光谱中基模与二阶模的互耦合峰(LP₀₁-LP₁₁)对光纤扭转敏感,可以实现对扭转角度大小的测量。在-50°～-150°逆时针扭转过程中,扭转灵敏度为0.52 dB/(rad·m^-1),而在40°～190°顺时针扭转的角度范围内,扭转灵敏度为0.34 dB/(rad·m^-1)。这种传感器具有在单根光纤上实现多点扭转传感的潜力,在多点扭转监测方面具有应用前景。     

光栅接长技术研究

长光栅位移传感器是一种高精度测量装置,其关键件为长光栅尺。本文对光栅接长技术加以研讨,着重讨论接长光栅对测量精度、位相等的影响,对大量程的长度测量具有实用价值。这一研究已获得成果。     

基于衍射光栅计量系统的非接触轮廓测量位移传感器

聚集检测法是一种非接触轮廓测量方法,但是现有的聚焦检测法采用音圈电机,其测量精度有限.针对此问题,文中提出了一种非接触位移传感器,该传感器基于改进的傅科聚焦检测法,并带有衍射光栅计量系统.通过压电驱动器取代音圈电机驱动,并配合位移计量系统,提高了传感器的测量精度.在表面轮廓采样时,根据聚焦偏差信号,压电驱动器驱动聚焦透镜作垂直运动,使焦点始终在工件表面,同时衍射光栅计量系统测得聚焦透镜的垂直位移并将其作为采样点的轮廓高度.所有采样点的位移显示出被测量表面的整个轮廓,评定软件处理这些位移数据即可获得测量结果.该非接触的位移传感器的分辨率为10 nm.     

万能工具显微镜的三维改造

随着科技的创新与进步,传统二维测量技术已经满足不了现在高效率自动化检测的需求,急需新型的三维测量技术。万能工具显微镜作为传统用途广泛、准确度较高和故障率很低的精密测量仪器,目前国内现存量很大,急需对其进行三维自动化改造。该文在万能工具显微镜的基础上,增加3个光栅位移测量系统、自动控制系统以及数据采集分析系统,使其能够实现三维自动测量。     

标志脉冲光栅在自动定位系统中的应用

目前在精密机械和仪器中常用光栅作为长度和角度的测量元件,其具有测量精度高、对光栅刻线的局部缺陷及光栅表面的局部沾污不敏感等优点。如采用电子细分技术,可以在不增加刻线密度的情况下,提高测量系统的分辨能力。但是,光栅测距系统中经过电子线路对光电信号的处理,最终得到的是反映距离变化的一串增量脉冲,一旦中断使用后就找不到绝对位置了。为此,在测量系统中要设置一个固定的参考标志,以便使增量式测距系统变成一个准绝对式测距系统。比较理想的方案是采用标志脉冲光栅,     

凸轮型面的检验及其装备之三：新技术在凸轮型面检验上的应用

一、新技术在凸轮型面检验上的应用随着工业的发展,原有的凸轮型面检验仪器在检验精度、检验效率上已无法满足现代的要求,因而计量光栅、磁栅、感应同步器、数控装置等先进技术在凸轮型面的检验工作中开始得到推广与应用。 1.光栅凸轮检验仪盘形凸轮光栅检验仪由分度头、尾座、测量装置及数显打印系统等部件组成。被测工件用心轴架于分度头和尾座之间。带有光栅头的分度头作工件的角度分度,而带有光栅头测量