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heidenhain海德漢光電掃描原理
閱讀：1383 發(fā)布時(shí)間：2019-8-8大多數(shù)海德漢公司的光柵尺或編碼器都用光電掃描原理。光電掃描測(cè)量基準(zhǔn)是非接觸式掃描，因此無(wú)磨損。這種光電掃描方法能檢測(cè)到非常細(xì)的線條，通常不超過(guò)幾微米寬，而且能生成信號(hào)周期很小的輸出
信號(hào)。
測(cè)量基準(zhǔn)的柵距越小，光電掃描的衍射現(xiàn)象越嚴(yán)重。海德漢角度編碼器采用兩種掃描方法：
• 成像掃描原理用于20 µm至40 µm的柵距
• 干涉掃描原理用于更小柵距的光柵，例如，8 µm。
成像掃描原理
簡(jiǎn)單的說(shuō)，成像掃描原理是采用透射光生成信號(hào)：兩個(gè)具有相同或相近柵距的測(cè)量基準(zhǔn)和掃描掩模彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。掃描掩膜的基體是透明的，而作為測(cè)量基準(zhǔn)的光柵可以是透明的也可以是反射的。
當(dāng)平行光穿過(guò)一個(gè)光柵時(shí)，在一定距離處形成明/暗區(qū)。掃描光柵就位于該位置。當(dāng)兩個(gè)光柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)光柵的光得到調(diào)制。如果狹縫對(duì)齊，則光線穿過(guò)。如果一個(gè)光柵的刻線與另一個(gè)光柵的狹縫對(duì)
齊，光線無(wú)法通過(guò)。光電池組將這些光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。特殊結(jié)構(gòu)的掃描掩膜將光強(qiáng)調(diào)制為近正弦輸出信號(hào)。
柵距越小，掃描掩膜和光柵尺帶間的間距越小，公差越嚴(yán)。成像掃描的10 µm或更大柵距的編碼器允許的編碼器安裝公差相對(duì)
較大。
例如，采用成像掃描原理的ERA系列角度編碼器。
干涉掃描原理
干涉掃描原理是利用精細(xì)光柵的衍射和干涉形成位移的測(cè)量信號(hào)。階梯狀光柵用作測(cè)量基準(zhǔn)：高度0.2 µm的反光線刻在平反光面中。光柵尺帶的前方是掃描掩膜，其柵距與光柵尺帶的柵距相同，是透射相位光柵。
光波照射到掃描掩膜時(shí)，光波被衍射為三束光強(qiáng)近似的光：-1、0和+1。光柵尺帶衍射的光波中，反射的衍射光中光強(qiáng)QIANG的光束為+1和-1。這兩束光在掃描掩膜的相位光柵處再次相遇，又一次被衍射和干涉。它也形成三束光，并以不同的角度離開(kāi)掃描掩膜。光電池將這些交變的光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。
掃描掩膜與光柵尺帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使級(jí)的衍射光產(chǎn)生相位移：當(dāng)光柵移過(guò)一個(gè)柵距時(shí)，前一級(jí)的+1衍射光在正方向上移過(guò)一個(gè)光波波長(zhǎng)，-1衍射光在負(fù)方向上移過(guò)一個(gè)光波波長(zhǎng)。由于這兩個(gè)光波在離開(kāi)掃描光柵時(shí)將發(fā)生干涉，光波將彼此相對(duì)移動(dòng)兩個(gè)光波波長(zhǎng)。也就是說(shuō)，相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距可以得到兩個(gè)信號(hào)周期。
例如，干涉光柵尺的柵距一般為8 µm、•4•µm甚至更小。其掃描信號(hào)基本沒(méi)有高次諧波，能進(jìn)行高倍頻細(xì)分。因此，這些光柵尺特別適用于小測(cè)量步距和高精度應(yīng)用。
例如，采用干涉掃描原理的ERP系列角度編碼器。
