FAGOR光栅尺 之 增量式直线光栅尺
标签:数控系统光栅尺机床驱动器CNC
原文地址：FAGOR光栅尺 之增量式直线光栅尺作者：FAGOR_CNC
使用直线光栅尺可以不需任何机械传动装置转换而直接检测运动轴的位移信息。由于直线光栅尺和机床轴的运动一致，可直接将当前的位移信息传输给控制系统，从而避免了机械传动产生的误差。常见的误差如：机床热膨胀变形、丝杆螺距误差等。机床使用了直线光栅尺后，可将这些误差zui小化。
直线光栅尺尺身采用封闭式结构，由坚固的铝合金壳体构成，用于保护内部的刻线玻璃或钢带以及光电转换装置。橡胶密封条的作用是防止碎屑、液体及灰粒等从读数头尺身连接处进入，同时又要使读数头移动中的摩擦力zui小，以保证被传送的位移信息准确可靠。直线光栅尺尺身两端预留了进气孔，通常的密封防护满足IP53标准，如果通入压缩空气可将密封防护标准提高
到IP64。
增量式直线光栅尺由于使用环境和技术指标的不同可分成两大类型：一类是用于数控机床的增量式直线光栅尺，另一类是用于普通机床的增量式直线光栅尺。这两种类型的直线光栅尺有三种不同的回零方式：一是增量回零方式，二是距离编码回零方式，三是可选择参考点回零方式。
用于数控机床的增量式直线光栅尺
FAGOR自动化公司为数控机床设计生产的高性能直线光栅尺是专门为在高速、高振动条件下要求高精度、高稳定性的用户准备的，可广泛应用于各种类型的数控机床，例如：数控铣床、加工中心、镗铣床、车床、磨床、龙门机床及机床等，该系列直线光栅尺代表
了FAGOR自动化公司在该领域的*水平。
用于普通机床的增量式直线光栅尺
FAGOR自动化公司为普通机床设计生产的高性价比直线光栅尺是专门为那些速度低于60m/min、振动低于3g，同时又要求质量稳定、性价比高的用户准备的，可广泛应用于各种类型的普通机床，例如：铣床、车床、镗铣床、磨床等。
信号生成原理
增量式直线光栅尺成像扫描原理是采用透射或反射的光学原理生成信号。读数头一端上的红外光源发出红外光束通过栅距相同的光栅尺和扫
描光栅，当光栅尺和扫描光栅彼此相对运动时，产生光的正弦波信号，该信号经读数头另一端的光电二极管接收后转换成为
原始的电流正弦波信号，经后置电路处理转换成控制系统常用的标准信号。
FAGOR自动化公司生产的增量式直线光栅尺采用了带有的光电设计，使光电转换信号稳定、、抗*力强。
在照相平板印刷制造过程中，采用了世界上先进的母版光栅、生产工艺和质量控制措施，从而确保了高质量的输出信号。
FAGOR自动化公司生产的直线光栅尺均采用了避免干扰谐波的技术措施，以获得稳定可靠的插补信号。
采用刻线玻璃材料的直线光栅尺红外光束被光电二极管接收前，先透射通过相互运动的光栅尺和扫描光栅，从而产生光的正弦波信号，该信号经光电二极管接收后转换成原始的电流正弦波信号，该信号的周期与光栅尺栅距相同。
采用刻线钢带材料的直线光栅尺
成像扫描原理是采用反射光束通过扫描光栅生成信号，读数系统由LED组成作为刻线钢带的光源，栅网成像装置和信号检测器件采用FAGOR自动化公司技术设计，确保了信号的精度和可靠性。
参考点Io
参考点Io是当读数头通过特定的刻线时产生的一个脉冲信号，该脉冲信号用于重新恢复机床坐标系，特别是用于预防数控系统（CNC）或数显表（DRO）突然断电后，运动轴移动而产生的误差。FAGOR增量式直线光栅尺有三种寻参考点方式，可供选择如下：
• 增量式参考点信号Io
每移动50mm有一个参考点信号Io。该参考点信号Io与检测位置移动的反馈信号同步，目的是保证可靠的重复精度。
• 距离编码式参考点信号Io
依据一种数学计算法，每一个距离编码参考点与下一个参考点的距离是不同的，当沿轴方向移动通过两个连续的参考点时，
就可以计算确定出该轴的实际坐标值。采用这种方法，只要移动很短的距离就可知道机床参考点位置，从而大大节省了寻找机床参考点的时间。
• 可选择式参考点信号Io
在该类光栅尺的尺身内部插入一根红色带有多个孔的塑料框架，小磁块可嵌入塑料方孔的不同位置，读数头内有磁选通开关，通过改变磁块的嵌入位置，选择其中的一个或几个参考点。这种方式的优点是可省略掉机床回零操作时安装在外部的回零减速开关。
信号输出特性:
信号检测采用光电转换技术：
直线光栅尺：玻璃材质上的刻线栅距为20μm；不锈钢带材质上的刻线栅距：L系列为40μm，F系列为100 μm。
直线光栅尺上的信号处理系统将采集到的原始光电信号经后续电路处理后，转换成常用的方波信号（TTL）或正弦波信号（1Vpp）。
• 发光源：IRED 红外发光器
• 接收器：硅光电二级管
差动方波信号:
信号符合EIA标准的RS-442差分线路驱动器，特点是在输出电路的终端接有120Ω电阻。由于采用了差动信号、双绞线等完善的屏蔽措施，使得该信号抵抗周围电磁场干扰的能力大大提高。
根据选择产品类型的不同，电子细分电路可以在原始的刻线周期上应用不同的插补因子，从而得到不同的信号周期。通常的插补因子可以是：×1、×5、×10、×25、×50。
增量信号为两路相位角差90度的A、B信号，直线光栅尺和旋转编码器上的参考点刻线产生Io信号，用于确定机床上的机床参考点。/AL信号是一个非差动信号，用于指出直线光栅尺内部信号出现错误。
接线指导
推荐使用该线路图接收A、B、Io信号。
由于报警信号没有差动方式，1.4V的标准电压必须接到差分接收器上。
如果控制系统不使用SENSE信号，建议将该信号线并接到相应的电源信号上，以减小直线光栅尺与控制系统之间电缆连接的电阻。
电压与电缆之间的匹配
采用TTL方波信号的直线光栅尺必须提供5V ±5%的电源电压，下面出示的简单公式表明：zui大电缆长度依赖于电缆横截面积的大小。
正弦波差动信号:
电压幅值为1Vpp的正弦波差动信号，其幅值的中心线为Vcc/2之处。特点是在输出电路的终端接有120Ω电阻。由于采用了差动信号和双绞线的完善屏蔽措施，该信号抵抗周围电磁场干扰的能力大大提高。
幅值为1Vpp的正弦波信号包含A、B两路相位角差为90度的信号，该信号是在输出电路的终端电阻为120Ω的条件下得到的。
在应用时必须考虑信号频率与电缆长度对信号幅值的影响。
直线光栅尺和旋转编码器上的参考点刻线产生Io信号，用于确定机床上的机床参考点。Io信号可以是单独的，也可以像距离编码是多重的。与Io信号相对称的/Io信号是在输出电路的终端电阻为120Ω的条件下得到的，幅值通常为0.5V。
接线指导
推荐使用该线路图接收A、B、Io 信号。
如果控制系统不使用SENSE信号，建议将该信号线并接到相应的电源信号上，以减小直线光栅尺与控制系统之间电缆连接的电阻。
电压与电缆之间的匹配采用1Vpp正弦波信号的直线光栅尺必须提供5V ±10%的电源电压，下面出示的简单公式表明：zui大电缆长度依赖于电缆横截面积的大小。
1 Vpp 信号幅值的衰减取决于电缆的横截面积除了信号频率的大小会影响信号幅值的衰减外，连接直线光栅尺与控制系统之间的电缆线的横截面积大小也会造成信号幅值的衰减。
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