光栅尺，也称为光栅尺位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺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的作用。

 

光栅尺定义： 光栅尺通过摩尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器。光栅线位移传感器主要应用于直线移动导轨机构，可实现移动量的精确显示和自动控制，广泛应用于金属切削机床加工量的数字显示和CNC加工中心位置环的控制。该产品已形成系列，供不同规格的各类机床选用，量程从50毫米至30米，覆盖几乎全部金属切削机床的行程。

 

光栅尺分类如下： 5V，12V，15V，24V的方波，细分尺，正弦尺，也有专为火花机提供的抗干扰能力强的正反码信号尺，及与电脑数控机床相连的高功率光栅尺。 结构分宽尺和窄尺两种。窄尺最长可做1米，宽尺30米内任选。 另外可分为敞开式和封闭式两类。其中敞开式为高精度型，输出波型为正弦波，主要用于精密仪器的数字化改造最高分辨率可达0.1um。封闭式则主要用于普通机床、仪器的数字化改造，输出波型为方波。 结构 光栅尺是有标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。右图所示的就是光栅尺的结构。[1]　 光栅检测装置结构光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多，根据读数头结构特点和使用场合分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头)。 GBC-Q系列光栅尺 光栅尺定义： 光栅尺通过摩尔条纹原理，通过光电转换，以数字方式表示线性位移量的高精度位移传感器。光栅线位移传感器主要应用于直线移动导轨机构，可实现移动量的精确显示和自动控制，广泛应用于金属切削机床加工量的数字显示和CNC加工中心位置环的控制。该产品已形成系列，供不同规格的各类机床选用，量程从50毫米至30米，覆盖几乎全部金属切削机床的行程。 光栅尺分类如下： 5V，12V，15V，24V的方波，细分尺，正弦尺，也有专为火花机提供的抗干扰能力强的正反码信号尺，及与电脑数控机床相连的高功率光栅尺。 结构分宽尺和窄尺两种。窄尺最长可做1米，宽尺30米内任选。 另外可分为敞开式和封闭式两类。其中敞开式为高精度型，输出波型为正弦波，主要用于精密仪器的数字化改造最高分辨率可达0.1um。封闭式则主要用于普通机床、仪器的数字化改造，输出波型为方波。

 

光栅尺主要应用:

 

1、各类测量机构、仪器的位移测量：弹簧试验机、三坐标机、投影仪

 

2、各类机床的数显系统：车床、铣床、磨床、镗床、电火花、钻床等

 

3、各类数控机床的配套使用：数控铣、加工中心、数控磨等

 

4、配接PLC,用于各类自动化机构的位移测量.

 

产品特点：

 

1、最先进的光学测量系统，采用可靠耐用的高精度五轴承系统设计， 保证光学机械系统的稳定性，优异的重复定位性和高等级测量精度。

 

2、传感器采用密封式结构，性能可靠，安装方便。

 

3、采用特殊的耐油、耐蚀、高弹性及抗老化塑胶防水，防尘优异，使用寿命长。

 

4、具体高水平的抗干扰能力，稳定可靠。

 

5、光源采用进口红外发光二极管，体积小寿命长。

 

6、采用先进的光栅制作技术，能制作各规格的高精度光栅玻璃尺

 

安装指导

 

光栅尺线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。

 

一般将主尺安装在机床的工作台(滑板)上，随机床走刀而动，读数头固定在床身上，尽可能使读数头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限制必须采用读数头朝上的方式安装时，则必须增加辅助密封装置。另外，一般情况下，读数头应尽量安装在相对机床静止部件上，此时输出导线不移动易固定，而尺身则应安装在相对机床运动的部件上(如滑板)。

 

1、光栅尺线位移传感器安装基面

 

安装光栅尺传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上，更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上，移动工作台，要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求，则需设计加工一件光栅尺基座。

 

基座要求做到：

 

(1)应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座(最好基座长出光栅尺50mm左右)。

 

(2)该基座通过铣、磨工序加工，保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。

 

另外，还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时，调整读数头位置，达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右，读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。

 

2、光栅尺线位移传感器主尺安装

 

将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上，但不要上紧，把千分表固定在床身上，移动工作台(主尺与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时，把M2螺钉彻底上紧。

 

在安装光栅主尺时，应注意如下三点：

 

(1) 在装主尺时，如安装超过1.5M以上的光栅时，不能象桥梁式只安装两端头，尚需在整个主尺尺身中有支撑。

 

(2)在有基座情况下安装好后，最好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。

 

(3)不能安装卡子时，最好用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。

 

3、光栅尺线位移传感器读数头的安装

 

在安装读数头时，首先应保证读数头的基面达到安装要求，然后再安装读数头，其安装方法与主尺相似。最后调整读数头，使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内，其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。

 

4、光栅尺线位移传感器限位装置

 

光栅线位移传感器全部安装完以后，一定要在机床导轨上安装限位装置，以免机床加工产品移动时读数头冲撞到主尺两端，从而损坏光栅尺。另外，用户在选购光栅线位移传感器时，应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺，以留有余量。

 

5、光栅尺线位移传感器检查 　　光栅线位移传感器安装完毕后，可接通数显表，移动工作台，观察数显表计数是否正常。 　　在机床上选取一个参考位置，来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表)，使千分表与数显表同时调至零(或记忆起始数据)，往返多次后回到初始位置，观察数显表与千分表的数据是否一致。

 

通过以上工作，光栅尺线位移传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲，铁屑、切削液及油污较多。因此，传感器应附带加装护罩，护罩的设计是按照传感器的外形截面放大留一定的空间尺寸确定，护罩通常采用橡皮密封，使其具备一定的防水防油能力。[5] 铣床数显表产品特点： 自动分中功能，公/英制显示。绝对/相对计数转换功能;尺中储数功能;线性误码差补偿;斜线上分孔功能;圆周分孔功能;圆周弧加工功能。斜面加工功能。计算器功能， 非线性误差补偿。

 

一、数显表技术参数

 

1.电压范围：AC 80V～260V/50Hz～60Hz

 

2.功耗：25VA

 

3.坐标数：二坐标，三坐标

 

4.显示：带符号7位显示(两轴或三轴)数据信息窗采用八位米字显示符号输出

 

5.倍频数：4X

 

6.显示箱允许输入信号：TTL方波

 

7.允许输入信号频率：>100KHz

 

8.长度分辨率10μm、5μm、2μm、1μm、0.5μm

 

9.操作键盘：轻触键盘

 

10.光栅尺：栅距为0.02mm、0.01mm，供电电源为+5V，输出两路相差90°的TTL方波信号

 

二、数显表通用/加工功能：

 

1：清零;

 

2：预置数;

 

3：公/英制转换;

 

4：绝对/相对坐标转换;

 

5：200组用户坐标显示;

 

6：停电记忆;

 

7：1/2值功能键显示;

 

8：线性误差修正;

 

9：睡眠关机;

 

10：200点辅助零位功能;

 

11：自动寻找零位功能;

 

12：计算器功能;

 

13：圆周分孔;

 

14：斜线分孔;

 

15：斜度加工;

 

16：圆弧加工;

 

17：车床功能(选配);

 

18：矩形内腔渐进加工;

 

19：数字过滤;

 

20：半径/直径显示(选配);

 

21：RS-232-C接口(选配);

 

22：EDM输出等.可

 

满足绝大多数机床加工使用.

 

1：计数频响速度快，功能强大;

 

2：压铸合金外壳，表面电喷塑处理，防尘耐磨，屏蔽性好;

 

3：专业设计独立电源，适应范围广、稳定性高、抗干扰能力强;

 

4：优质耐用的按键面板，更换简单、方便

 

5：直接在数显表上进行函数计算，方便加工等。

 

三、安装条件

 

1.数显表能在0℃～+40℃的环境下工作。不得暴露在烈日或高温。

 

2.远离高电压、大电流、强磁场的设备，光栅尺信号电缆线尽量远离电源线。

 

3.避免金属屑、油、水等进入数显表注意防尘防潮;不要将本装置安装在震动较大或不稳固的工作台上。

 

4.环境温度在+40℃时，空气的相对湿度不超过50%，较低温度时允许有较大相对湿度，由于温度变化产生的凝露应采取特殊的措施。

 

三、安装组合附件

 

由于各种机床结构、工作环境不同，传感器的安装没有统一的标准，为了兼顾各种机床的安装，本公司特制作各种组合附件供广大用户选用，有传感器罩壳、安装铝条、数显表安装架、角铝、安装铝板等。

 

该数显表广泛使用于车床、铣床、磨床、线切割、摇臂钻、电火花、镗床、龙门镗铣等各类机加工机床，有利于提高加工效率和加工精度。

 

一、应用 直线位移光栅传感器数显系统主要应用于直线移动导轨机构或精密位移的测量，可实现移动量的高精 度显示和自动控制，已广泛应用于机床加工和仪器的精密测量。目前该产品已形成多种系列，品种齐全， 制作精巧，精密技术，可供不同规格的各类机床、仪器数字化改造选用，还可根据用户的特殊需要进行特 殊制作。配套相应的数显系统可以用于车床改造、铣床改造、镗床改造、磨床改造、火花机改造、钻床改 造、线切割改造、坐标测量、投影测量等

 

二、选型

 

1、按外型分有：50mm——3000mm

 

2、按分辨率分有：1um----5um

 

3、按供电电压分有：5V----24V

 

4、按输出信号分有TTL方波、TTL方波、HTL方波(5V、12V、15V、24V)、RS422信号、正弦电压信号 1Vp-p 三、技术参数 栅距：0.01mm(100线对/mm)、0.02mm(50线对/mm)、0.04mm(25线对/mm) 精度：±0.008mm、±0.01mm、±0.015mm、(20℃ 1000mm) 参考标记：间隔25mm、间隔50mm、间隔100mm、间隔200mm、 或全量程任意位置设一个绝对位置参考点(ABS)