SIP光柵尺470’554前置放大器和光柵讀數(shù)頭的調(diào)整-2019年文檔

1、SIP光柵尺470, 554前置放大器和光柵讀數(shù)頭的調(diào)整1. 目的470 554 型前置放大器的設(shè)置和測(cè)量方法以及Ralph：673'922 光柵讀數(shù)頭的安裝調(diào)試。針對(duì)解決三臺(tái)瑞士產(chǎn)斯達(dá)拉格 - ?？颂?SIP 精密鏜銑中心相關(guān)故障。在調(diào)整前置放大器之前, 有必要對(duì)光柵的基本工作原理進(jìn)行初步的了解。光柵位移傳感器的工作原理，是由一對(duì)光柵副中的主光柵（即標(biāo)尺光柵）和副光柵（即掃描光柵）進(jìn)行相對(duì)位移時(shí)，在光的干涉與衍射共同作用下產(chǎn)生黑白相間（或明暗相間）的規(guī)則條紋圖形，稱之為莫爾條紋。經(jīng)過光電器件轉(zhuǎn)換, 使黑白（或明暗）相同的條紋轉(zhuǎn)換成正弦波變化的電信號(hào)，再經(jīng)過放大器放大，整形電路整形后，

2、得到兩路相差為90o 的正弦波或方波光柵采用兩種掃描原理：。成像掃面原理，用于 20以m和40以m柵距的光柵尺。干涉掃描原理，用于柵距8以m或更小的光柵。成像掃描原理簡(jiǎn)單的說，成像掃描原理是采用透射光產(chǎn)生信號(hào)：柵距相同的光柵尺和掃描光柵彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)。掃描光柵的基體是透明的，而作為測(cè)量基準(zhǔn)的光柵尺可以是透明的也可以是反射的。當(dāng)平行光穿過一個(gè)光柵時(shí)，在一定距離處形成明暗區(qū)，掃描光柵就在這個(gè)位置處。當(dāng)兩個(gè)光柵相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，穿過光柵尺的光得到調(diào)制。如果狹縫對(duì)齊，則光線穿過。如果一個(gè)光柵的刻線與另一個(gè)光柵的狹縫對(duì)齊，則光線無法通過。一組規(guī)則排列的光電池將這些光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。特殊形式的掃描光柵將光強(qiáng)調(diào)

3、制為正弦輸出信號(hào)。柵距越小，掃描光柵和光柵尺的間距，公差越嚴(yán)。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測(cè)量移動(dòng)量的信號(hào)。階梯狀光柵做測(cè)量光柵尺：在平滑反光面上刻制線高0.2以m的反射線. 光柵尺的前面是掃描光柵, 器柵距雨光柵尺的柵距相同.光波照射到掃描光柵時(shí), 光波被衍射為三束光強(qiáng)近似的光 :-1 、 0和 +1。光柵尺所衍射的光波中，反射光中的衍射光強(qiáng)最強(qiáng)的光束為+1 和 -1 。這兩束光在掃描光柵的相位光柵處再次相遇，又一次被衍射和干涉。它形成三束光，并以不同的角度離開掃描光柵。光電池將這些交變的光強(qiáng)變化轉(zhuǎn)化成電信號(hào)。掃描光柵與光柵尺的相對(duì)運(yùn)動(dòng)使衍射光產(chǎn)生相位移：當(dāng)光柵移過

4、一個(gè)柵距時(shí)，前一季度+1 衍射光在正方向上移過一個(gè)光波波長(zhǎng)。 -1 衍射光在負(fù)方向上移過一個(gè)光波波長(zhǎng)。由于這兩個(gè)光波在離開掃描光柵時(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，相對(duì)移動(dòng)一個(gè)柵距可以得到兩個(gè)信號(hào)周期。干涉光柵的柵距一般為8以m 4以m甚至更小。其掃描信號(hào)基本沒有高次諧波，能進(jìn)行高倍細(xì)分。因此，這些光柵尺適用于高分辨率和高精度應(yīng)用。2. 適用范圍斯達(dá)拉格- 海克特 SIP 生產(chǎn)的精密鏜銑中心所有四個(gè)軸都配備了相同的配件.SIP 光柵讀數(shù)頭Ralph： 673'922 和前置放大器Preamp： 470'554 。3. 原則3.1 . Preamp470&#

5、39;554 前置放大器前置放大器的470'554 從讀數(shù)頭接收不同的信號(hào)（正弦， 余弦和 M +的 M - ），并提供電流和必需的信號(hào)處理。分別將光柵出來的兩路位移信號(hào)的峰峰值調(diào)整為500 毫伏 成振幅的正弦信號(hào)和余弦信號(hào)。由讀數(shù)頭部出來的參考點(diǎn)信號(hào)訊號(hào)（M+,M -）轉(zhuǎn)換為雙坡信號(hào)，其長(zhǎng)度相當(dāng)于兩個(gè)正弦信號(hào)周期。3.2 前置放大器盒前置放大器是在一個(gè)金屬盒中。光柵讀數(shù)頭到前置放大器適用的是HIROSE廣漱）16針孔式連接器；從前置放大器到數(shù)控是 HIROSE廣漱）16針孔式連接器到12針針式連接器（5623系列 兼容海德漢）。4讀數(shù)頭的設(shè)定對(duì)于光柵讀數(shù)頭的設(shè)定, 信號(hào)可從前置放大器

6、上加以測(cè)試.TP 100.1 : sine + TP 200.1 : cosine + TP 300.1 : M +TP 100.2 : sine - TP 200.2 : cosine - TP 300.2 : M -輸出信號(hào)和其他所需要調(diào)整的信號(hào)的都在前置放大器電路板上，可以用BERG J3連接器連接。對(duì)于設(shè)置，所有放大器上的信號(hào)可以通過連接20 針的連接器（J3）將信集中到一個(gè)轉(zhuǎn)接盒上，轉(zhuǎn)接有助于連接示波器。4.1 讀數(shù)頭和放大器調(diào)整目的光柵讀數(shù)頭應(yīng)該被調(diào)整到最佳讀數(shù)位置，此位置對(duì)應(yīng)著測(cè)量信號(hào) （sin 和 cos） 輸出越強(qiáng)越好（最大信號(hào)/噪聲系數(shù)）。并檢查參考點(diǎn)信號(hào)（M +和 M -

7、 ）的存在。4.2 讀數(shù)頭調(diào)整流程4.2.1 清潔讀數(shù)頭在調(diào)整之前，把讀數(shù)頭拆下來（松開screw1 就可以了）擦一下，用無水酒精和藥棉。拆的時(shí)候注意讀數(shù)頭的方向，或者做個(gè)標(biāo)記。4.2.2 調(diào)整定尺和動(dòng)尺的距離清潔過后再將讀數(shù)頭裝上（就是塞進(jìn)讀數(shù)頭的座里，screw1和 screw2 都不鎖緊，所以要一直用手托著讀數(shù)頭），裝上的時(shí)候注意讀數(shù)頭的方向。反著也能裝上，但是后來用示波器的時(shí)候是沒有信號(hào)的。（ 參看圖 1）用0.9mm的塞尺控制facel和face2的距離，調(diào)整好之后， 鎖緊 screw2圖14.2.3 連接示波器打開PREAMIP光柵尺的前置放大器），接上示波器和專用接線盒。如圖2：

8、圖24.2.4 . 固定讀數(shù)頭示波器的channel 和 channel2 測(cè)量頭接到專用轉(zhuǎn)接盒的sin+和cos+腳上。示波器設(shè)定在 X/Y模式，顯示單位100mv。用手托住讀數(shù)頭，保證剛才調(diào)整的0.9mm的距離，同時(shí)還要左右轉(zhuǎn)動(dòng)讀數(shù)頭，調(diào)整方向，為了使其信號(hào)達(dá)到最大值，也就是一邊調(diào)整一邊觀察示波器，示波器上顯示的“圓”要達(dá)到最大值。 而且還要有一個(gè)人用手輪以低速移動(dòng)軸，只有在動(dòng)態(tài)下才能看到信號(hào)。調(diào)整到最好效果時(shí)，也就是“圓”的直徑最大， 這時(shí)還要用另外一只手上下扳動(dòng)動(dòng)尺，如果發(fā)現(xiàn)“圓”的直徑變大， 說明剛才調(diào)整的0.9mm還不是最佳距離，還要繼續(xù)調(diào)整這個(gè)距離。例如:用手向上扳動(dòng)動(dòng)尺，發(fā)現(xiàn)圓

9、變大，說明距離大了，還要往小調(diào)整。按照這個(gè)方法調(diào)到最佳效果后，鎖緊screw1 ，使得讀數(shù)頭固定。然后低速移動(dòng)軸， “圓”信號(hào)應(yīng)該全行程穩(wěn)定。 所謂穩(wěn)定是指直徑大小。實(shí)際會(huì)發(fā)現(xiàn)軸在運(yùn)動(dòng)過程中，“圓”信號(hào)會(huì)變形，即不是很圓，這個(gè)沒關(guān)系，正常。4.2.5 .觀察光柵尺上的參考標(biāo)記（marker）信號(hào)M+, M-將示波器的channel1 和 channel2 測(cè)量頭接到專用接線盒的M+F口 M-腳上。示波器設(shè)定在正常模式。Trigger方式設(shè)定在捕捉 模式（ normal ）。用手輪低速移動(dòng)軸（500mm/mirj）,向參考標(biāo)記（marker） 方向。當(dāng)移動(dòng)到參考標(biāo)記的時(shí)候，觀察示波器產(chǎn)生的信號(hào)，主要看M+F口 M-的交叉信號(hào)，叫做crosisement信號(hào)。這個(gè)信號(hào)應(yīng)該 在1.5V和2V之間，最好接近2V。例如：假設(shè)開始調(diào)整的最佳距離是 1mm當(dāng)檢測(cè)到M和M- 信號(hào)的交叉點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)不合適， 回頭再調(diào)距離