光柵尺分為投射光柵和反射光柵。這兩種類型的光柵尺是由于他們的制造方法的不同以及他們的光學(xué)原理的不同。常見的光柵尺的工作原理都是根據(jù)物理上莫爾條紋好的形成原理來(lái)進(jìn)行工作的,換句話說(shuō)就是光電折射。根據(jù)莫爾條紋的物理以及函數(shù)的性質(zhì),光柵尺有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是放大作用。這時(shí)候的光柵尺就像人的眼睛一樣,能看到機(jī)床工作的細(xì)微的差別并且將其放大。光柵尺與數(shù)顯表配套的話,可以代替許多其他的機(jī)械表,像深度表和扭簧比較表等。光柵尺可以與其他的器材配套對(duì)測(cè)量結(jié)果用數(shù)字化結(jié)果顯示出來(lái),這在自動(dòng)化的生產(chǎn)中是比較重要的一個(gè)工具了。
光柵尺度(Precision)是指使用同種備用樣品進(jìn)行重復(fù)測(cè)定所得到的結(jié)果之間的重現(xiàn)性。測(cè)量度(也常簡(jiǎn)稱精度)高,是指偶然誤差與系統(tǒng)誤差都比較小,這時(shí)測(cè)量數(shù) 據(jù)比較集中在真值附近。雖然度高可說(shuō)明準(zhǔn)確度高,但的結(jié)果也可能是不準(zhǔn)確的。誤差是準(zhǔn)確度的表示,是實(shí)測(cè)值與真實(shí)值偏離程度,而偏差是精密度的表示,是平行測(cè)量間的相異程度。
準(zhǔn)確度表示測(cè)量結(jié)果的正確性,精密度表示測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性和重現(xiàn)性,精密度是準(zhǔn)確度的前提條件。
普通意義的分辨率(resolution)就是屏幕圖像的精密度,是指顯示器所能顯示的像素的多少。對(duì)于光柵尺而言是指可以測(cè)量的小單位。
光柵尺的分辨率,是指光柵尺可讀取并輸出的小長(zhǎng)度變化,對(duì)應(yīng)的參數(shù)有:每毫米光柵刻線數(shù)、脈沖數(shù)、細(xì)分等。比如50線光柵和100線光柵在同等條件下分辨率就不一樣,同等的50線光柵如果細(xì)分方法不一樣分辨率也會(huì)不一樣。
光柵尺的精度,是指光柵尺輸出的信號(hào)數(shù)據(jù)對(duì)測(cè)量的真實(shí)長(zhǎng)度度的準(zhǔn)確度,對(duì)應(yīng)的參數(shù)是微米(μm)、納米(nm)。
影響光柵尺測(cè)量精度有如下幾個(gè)方面:
A:光學(xué)部分 B:機(jī)械部分 C:電氣部分 D:使用中的安裝與傳輸接收部分,使用后的精度下降,機(jī)械部分自身的偏差。
A、光學(xué)部分對(duì)精度的影響:
光柵玻璃—主要的是母尺精度、每毫米刻線數(shù)、刻線精度、刻線寬度一致性等。
光發(fā)射源—光的平行與一致性、光衰減。
光接收單元—讀取誤差、讀取響應(yīng)。
光學(xué)系統(tǒng)使用后的影響—污染,衰減。
B、機(jī)械部分對(duì)精度的影響:
安裝精度。軸承的精度與結(jié)構(gòu)精度。光學(xué)組建安裝的精度。
例如,就軸承的結(jié)構(gòu)而言,單軸承支撐結(jié)構(gòu)的軸承偏差無(wú)法消除,而且經(jīng)使用后偏差會(huì)更大,而雙軸承結(jié)構(gòu)或多支承結(jié)構(gòu),可有效降低單個(gè)軸承的偏差。
C、電氣部分對(duì)精度的影響:
電源的穩(wěn)定精度—對(duì)光發(fā)射源與接收單元的影響。
讀取響應(yīng)與電氣處理電路帶來(lái)的誤差;
電氣噪音影響,取決于光柵尺電氣系統(tǒng)的抗干擾能力;
例如,如果電子細(xì)分,也會(huì)帶來(lái)的誤差,按照德國(guó)海德漢提供的介紹,海德漢光柵尺的細(xì)分電氣誤差與正余弦曲線誤差會(huì)有一個(gè)很小的差異。
D、光柵尺使用中帶來(lái)的精度影響:
輸出電纜的抗干擾與信號(hào)延遲(較長(zhǎng)距離或較快頻率下);
接收設(shè)備的響應(yīng)與接收設(shè)備內(nèi)部處理可能的誤差。
光柵尺高速位移時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)偏差。