光栅尺原理图

1 光栅尺工作原理光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。

经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90o的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。

二、工作原理常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。

图4-9是其工作原理图。

当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。

在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。

相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带。

这些与光栅线纹几乎垂直，相间出现的亮、暗带就是莫尔条纹。

莫尔条纹具有以下性质：(1) 当用平行光束照射光栅时，透过莫尔条纹的光强度分布近似于余弦函数。

(2) 若用W表示莫尔条纹的宽度，d表示光栅的栅距，θ表示两光栅尺线纹的夹角，则它们之间的几何关系为W=d／sin当角很小时，上式可近似写W=d／θ若取d=0.01mm,θ=0.01rad，则由上式可得W=1mm。

这说明，无需复杂的光学系统和电子系统，利用光的干涉现象，就能把光栅的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。

这种放大作用是光栅的一个重要特点。

(3) 由于莫尔条纹是由若干条光栅线纹共同干涉形成的，所以莫尔条纹对光栅个别线纹之间的栅距误差具有平均效应，能消除光栅栅距不均匀所造成的影响。

(4) 莫尔条纹的移动与两光栅尺之间的相对移动相对应。

两光栅尺相对移动一个栅距d，莫尔条纹便相应移动一个莫尔条纹宽度W，其方向与两光栅尺相对移动的方向垂直，且当两光栅尺相对移动的方向改变时，莫尔条纹移动的方向也随之改变。

光栅尺、球栅尺、磁栅尺优缺点比较机床直线编码器（机床数显）用做机床位移测量大意分为三种：光栅尺、球栅尺、磁栅尺、下面我们详细了解这三种数显*结构*精度对比*产品优点*缺点，方便大家了解三种数显。

一、从每种产品外观结构：1、光栅尺：基于光学玻璃刻线为测量基准，把光学玻璃安装到铝合金的尺身里面和读数头等配件组成光栅尺，铝合金半密封设计，如下图：2、球栅尺：基于球细分为测量基准，由合金的尺身和读数头等配件组成球栅尺，全密封设计，如下图：3、磁栅尺：基于磁带刻线（刻录位置）原理，磁性材料组成尺身和读数头等配件组成磁栅尺，开放式或半密封设计，如图下：从外观结构上：较好是球栅尺是全封闭，合金尺身硬度高，坚固耐用。

第二是光栅尺半封闭，光学玻璃测量基准，铝合金尺身，坚固度一般，第三是磁栅尺半封闭和开放式，采用3m胶粘贴，可选铝合金底座，坚固度差。

二、精度对比：下面我们以杭州德普光栅尺、球栅尺、磁栅尺，统一是分辨率0.005mm的尺为测试对像，对产品定位精度、绝对精度进行测试，试验设备为杭州德普激光测长平台：2、绝对精度：从0点开始到标准长度的误差，叫绝对精度，用3米光栅尺、球栅尺、从定位精度，和绝对精度看你希望选择加工产品能达到的精度来选择你需要的数显产品。

三、三种数显优点、缺点：光栅尺：1、光栅尺：光栅采用光学玻璃为测量基准，所以精度较高，以上试验也验证其精度好。

2、光栅尺采用半密封设计，有一定防水、尘、铁屑能力，使用过程中如水、油、铁屑、等进入会加速光栅尺损坏（可以查看德普在这方面试验的视频）。

3、光栅尺销售价格低，安装可选设备很多，应用广泛。

4、使用寿命：跟据所安装种类机床不同，和使用环境不同整体使用寿命1-5年左右，使用环境好，无水、油、铁屑、震动小使用寿命就长，如机床有油水、铁屑灰尘多震动大设产品寿命就短。

球栅尺：1、球栅尺精度好，适应大部份的机床，以上试验也验证其精度好。

2、球栅尺采用全密封设计，合金尺身，有防水、尘、铁屑、耐震动等特点，不受环影响所以使用寿命长（可以看德普在这方面试验视频）。

光栅尺工作原理
光栅尺是一种用于测量物体位置和运动的精密测量仪器。

它由一个光栅尺头和
一个读取头组成。

光栅尺头包含一个透明的玻璃或金属片，上面刻有一系列平行的光栅线。

读取头则包含一个光源和一个光电传感器。

光栅尺的工作原理基于光的干涉原理。

当光线照射到光栅尺头上时，光栅线会
将光线分成多个光束，形成干涉条纹。

这些干涉条纹的间距与光栅线的间距相对应。

读取头中的光源会发出一束光线，照射到光栅尺头上。

光线经过光栅尺头后，
会被分成多个光束，并形成干涉条纹。

这些干涉条纹会被光电传感器接收到。

光电传感器是一种能够将光信号转换成电信号的器件。

当光线照射到光电传感
器上时，光电传感器会产生相应的电信号。

这个电信号的幅度和频率与干涉条纹的间距有关。

读取头中的光电传感器会将接收到的电信号转换成数字信号，并通过信号处理
电路进行处理。

信号处理电路会分析电信号的幅度和频率，从而确定干涉条纹的间距。

通过测量干涉条纹的间距，就可以计算出物体的位置和运动。

光栅尺具有高精度和高分辨率的特点，可以实现微米级的测量精度。

它广泛应
用于机床、数控机械、半导体设备等领域，用于测量物体的位置、位移、速度等参数。

总结起来，光栅尺的工作原理是利用光的干涉原理，通过光栅尺头将光线分成
多个光束，并形成干涉条纹。

读取头中的光电传感器接收到干涉条纹后，将其转换成电信号，并通过信号处理电路进行处理，从而实现对物体位置和运动的测量。

光栅尺具有高精度和高分辨率的特点，在工业领域有着广泛的应用。

光栅尺工作原理常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。

图4-9是其工作原理图。

当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度 来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。

在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。

相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带。

这些与光栅线纹几乎垂直，相间出现的亮、暗带就是莫尔条纹。

莫尔条纹具有以下性质：(1) 当用平行光束照射光栅时，透过莫尔条纹的光强度分布近似于余弦函数。

(2) 若用W表示莫尔条纹的宽度，d表示光栅的栅距，θ表示两光栅尺线纹的夹角，则它们之间的几何关系为W=d／sin当 角很小时，上式可近似写W=d／θ若取d=0.01mm,θ=0.01rad，则由上式可得W=1mm。

这说明，无需复杂的光学系统和电子系统，利用光的干涉现象，就能把光栅的栅距转换成放大100倍的莫尔条纹的宽度。

这种放大作用是光栅的一个重要特点。

(3) 由于莫尔条纹是由若干条光栅线纹共同干涉形成的，所以莫尔条纹对光栅个别线纹之间的栅距误差具有平均效应，能消除光栅栅距不均匀所造成的影响。

(4) 莫尔条纹的移动与两光栅尺之间的相对移动相对应。

两光栅尺相对移动一个栅距d，莫尔条纹便相应移动一个莫尔条纹宽度W，其方向与两光栅尺相对移动的方向垂直，且当两光栅尺相对移动的方向改变时，莫尔条纹移动的方向也随之改变。

根据上述莫尔条纹的特性，假如我们在莫尔条纹移动的方向上开4个观察窗口A，B，C，D，且使这4个窗口两两相距1／4莫尔条纹宽度，即W／4。

由上述讨论可知，当两光栅尺相对移动时，莫尔条纹随之移动，从4个观察窗口A，B，C，D可以得到4个在相位上依次超前或滞后(取决于两光栅尺相对移动的方向)1／4周期(即π／2)的近似于余弦函数的光强度变化过程，用表示，见图4-9(c)。

光栅尺有"S"和"M"两种规格,两者区别是两端固定处不一样,而且有长短之分.光栅尺有50;100;150;200;300及400(MM)光栅尺主要功能是靠尺子上的读头读出数据给予数显器或软件里LE 光栅尺是精密的光栅测量系统,适用于大量程的精密测量. 尤其适用于测量, 医疗设备,精密现代化加工设备. 数控加工中心，机床，磨床，铣床，自动卸货机，金属板压制和焊接机，机器人和自动化科技，生产过程测量机器，线性产品, 直线马达, 直线导轨定位等。

LE 光栅尺将直线的位移变化转换为脉冲信号. 脉冲信号的数量对应移动的距离，脉冲频率则反应了运动速度。

LE 本体部分由5只精密轴承，玻璃光栅，LED 光照系统，铝合金外壳组成。

LE输出信号为矩形方波。

A，B相相差90°的两路波形，能够指示出移动距离以及方向。

零位信号间距50mm 。

可选购RS422长线输出。

光栅尺原理:光栅是结合数码科技与传统印刷的技术，能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。

在平面上展示栩栩如生的立体世界，电影般的流畅动画片段，匪夷所思的幻变效果。

光栅是一张由条状透镜组成的薄片，当我们从镜头的一边看过去，将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像，而这条线的位置则由观察角度来决定。

如果我们将这数幅在不同线条上的图像，对应于每个透镜的宽度，分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上，当我们从不同角度通过透镜观察，将看到不同的图像。

光栅尺其实起到的作用是对刀具和工件的坐标起一个检测的作用,在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差,以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用.其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用.然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准.相当于眼睛.一、引言目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位称数控系统框图如图1所示。

随着电子技术和单片机技术的发展，光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用，并逐步向智能化方向转化。

光栅尺的工作原理工作原理光栅位置检测装置由光源、长光栅( 标尺光栅) 、短光栅( 指示光栅) 和光电元件等组成见下图。

根据光栅的工作原理分透射直线式和莫尔条纹式光栅两类。

1 ．透射直线式光栅如下图所示。

它是用光电元件把两块光栅移动时产生的明暗变化转变为电流变化的方式。

长光栅装在机床移动部件上，称之为标尺光栅；短光栅装在机床固定部件上，称之为指示光栅。

标尺光栅和指示光栅均由窄矩形不透明的线纹和与其等宽的透明间隔组成。

当标尺光栅相对线纹垂直移动时，光源通过标尺光栅和指示光栅再由物镜聚焦射到光电元件上。

若指示光栅的线纹与标尺光栅透明间隔完全重合，光电元件接收到的光通量最小。

若指示光栅的线纹与标尺光栅的线纹完全重合，光电元件接收到的光通量最大。

因此，标尺光栅移动过程中，光电元件接收到的光通量忽大忽小，产生了近似正弦波的电流。

再用电子线路转变为数字以显示位移量。

为了辨别运动方向，指示光栅的线纹错开 1／ 4 栅距，并通过鉴向线路进行判别。

由于这种光栅只能透过单个透明间隔，所以光强度较弱，脉冲信号不强，往往在光栅线较粗的场合使用。

2 ．莫尔条纹式光栅莫尔条纹的形成与光栅常数—栅距及光的波长有关，在栅距大小与波长十分接近时，莫尔条纹可由衍射光的干涉现象来解释。

而在栅距较波长大得多的场合( 粗光栅) ，衍射现象已不十分明显，莫尔条纹的产生则由于栅线遮光作用，故可用几何光学来说明。

在现场常见的是后一种光栅，现以此为例子加以介绍。

下图所示是用栅格斜置的长光栅，图中作为标尺光栅的栅线和X 轴垂直，而作为指示光栅的栅线与标尺光栅之间有一个小的倾斜角臼，两者间形成透光的( 图中a) 和不透光的( 图中b) 菱形条纹。

当两光栅沿X 轴作相对移动时，条纹将沿栅线方向移动( 横向莫尔条纹) 。

每变化一个栅距，透光部分将由 a 处移到b 处，a 处则完全遮断，于是在a 、b 两处轮流处于透光和遮光状态。

若在。

处放置一个光敏元件，则其上的光通量将随栅格的相对移动而呈三角形变化。