光栅尺全解析：常见问答与深度解析

光栅尺全解析：常见问答与深度解析

光栅尺是一种高精度测量传感器，由标尺光栅和读数头组成，利用光学原理进行位置测量。它常用于数控机床、半导体制造等领域，提供微米级甚至纳米级的测量精度，确保设备精准运行。在精密制造和科研领域，光栅尺是不可或缺的测量工具。本文将通过一系列问答形式，深入解析光栅尺的相关知识，帮助读者全面了解这一精密测量工具。

什么是光栅尺？

光栅尺位移传感器，简称光栅尺。是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差作用。

光栅尺的基本工作原理是什么？

光栅尺的工作原理基于莫尔条纹的光学原理。当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹以微小角度重叠时，会在光源照射下形成明暗相间的莫尔条纹。这些条纹的位移与光栅尺的位移成正比，通过检测莫尔条纹的变化，即可精确计算出位移量。

光栅尺主要分为哪些类型？

光栅尺按照制造工艺和光学原理的不同，可以分为透射光栅和反射光栅。

• 透射光栅：透射光栅是在透明的玻璃表面刻上间隔相等的不透明线纹制成的。这种光栅的线纹密度高，可达每毫米100条以上，适用于高精度测量。透射光栅通常由标尺光栅和指示光栅组成，标尺光栅固定在机床固定部件上，指示光栅装在机床活动部件上。

• 反射光栅：反射光栅则是在金属的反光平面上刻上平行、等距的密集刻线，利用反射光进行测量。其刻线密度一般在每毫米4~50条范围内。反射光栅具有结构紧凑、安装方便等优点，适用于空间受限的测量场景。

此外，光栅尺还可以按照结构用途和输出信号进行分类。按结构用途不同，光栅尺可分为直线光栅和圆光栅，分别用于直线位移和角位移的测量。按输出信号分类，光栅尺有1Vpp正弦波信号、TTL方波信号和绝对信号（数字信号）光栅尺等。其中，绝对式光栅尺又包含不同的通讯协议，如SSI协议、串行协议等。

如何选择合适的光栅尺？

选择光栅尺时，需考虑测量精度、测量范围、工作环境、安装方式以及成本等因素。例如，对于高精度要求的场合，应选择线纹密度高、测量精度高的透射式光栅尺；对于空间受限的场合，反射式光栅尺更为合适。同时，还需考虑光栅尺的防护等级和工作环境温度，以确保其长期稳定运行。

什么是光栅尺的测量精度？

光栅尺的测量精度指在任意一米范围内，光栅尺的测量结果与实际值之间的差距小于所标称的值，如有效测量范围2040mm，精度3um的光栅尺，任意一米范围内的测量结果与实际值的差距小于±3um，注意，不是±1.5um。

光栅尺密封等级的含义是什么？

IP后面的第一个数字表示电器防止外物侵入的等级，第二个数字表示电器防湿气、防水侵入的密闭程度，数字越大表示其防护等级越高。

• IP54指不可能完全阻止灰尘进入，但灰尘进入的数量不会对设备造成伤害；在一段时间，5分钟内，可以防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏。

• IP64指完全防止外物及灰尘侵入；同时在一段时间，5分钟内，可以防止各个方向飞溅而来的水侵入电器而造成损坏。