袁 煒

(秦川發(fā)展技術(shù)研究院自動化所，陜西寶雞 721009)

光柵是所有采用閉環(huán)控制機(jī)床和設(shè)備上的最佳位置控制檢測器件之一，用光柵控制位置的控制環(huán)可以檢測出機(jī)械傳遞誤差并能在控制系統(tǒng)電路中給予修正。目前數(shù)控機(jī)床上所使用的光柵有增量式光柵、絕對式光柵以及帶距離碼參考標(biāo)記的增量式光柵，其結(jié)構(gòu)、特點及使用方法各不相同。本文將針對帶距離碼參考標(biāo)記的增量式光柵進(jìn)行分析與說明。

我們先說一下普通增量光柵尺和帶距離碼參考標(biāo)記的增量式光柵尺的區(qū)別:普通增量光柵尺是周期性的光柵刻線，只有間隔不變的“零點標(biāo)記”刻度與增量計數(shù)刻度，位置信息是通過計算自某點開始的增量數(shù)獲得的，而這個計數(shù)的起始點必須要通過機(jī)床回參考點來確定。帶距離參考標(biāo)記的增量光柵尺增加了位于“零點標(biāo)記”之間的“距離碼參考標(biāo)記”刻度，距離碼參考標(biāo)記的間隔一般比零點標(biāo)記的間隔大一個柵距(如0.02 mm)，使得它與相鄰零點標(biāo)記的相對位置產(chǎn)生變化，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)這一變化來區(qū)分當(dāng)前組增量計數(shù)脈沖在光柵尺上的實際位置。如圖1所示。

使用帶距離碼參考標(biāo)記增量光柵尺的數(shù)控機(jī)床只要在任意位置移動2倍以上的零點標(biāo)記間隔便可確定絕對位置。以海德漢的LS487C光柵尺為例，如圖2所示。

例如從A點移動到C，中間經(jīng)過B點，系統(tǒng)檢測到10.02 mm就知道軸當(dāng)前是在哪一個參考點位置。同樣，從B點移動到D，中間經(jīng)過C點，系統(tǒng)從C點到D點的距離是10.04 mm就知道軸當(dāng)前是在哪一個參考點位置，所以只要軸任意移動超過兩個零點標(biāo)記間隔(20 mm)就能得到機(jī)床的絕對位置。

海德漢的LS487C光柵尺是一款帶距離碼參考標(biāo)記的增量光柵尺，它的信號周期為20 μm，零點標(biāo)記間隔為20 mm，距離碼標(biāo)記間隔0.02 mm。若以西門子840D pl數(shù)控系統(tǒng)為例，LS487C在系統(tǒng)中的參數(shù)設(shè)置如下:

大型數(shù)控機(jī)床由于其數(shù)控軸移動距離比較長，若安裝普通增量式光柵尺，則其執(zhí)行“參考點回零”操作時，需要機(jī)床移動較大的行程;若安裝絕對光柵尺，則成本必定昂貴。在安裝了帶距離編碼參考點標(biāo)志的線性測量裝置后，對機(jī)床的操作和使用就帶來很大的方便，如返回參考點速度更快;兩個方向都可以進(jìn)行操作;機(jī)床制造或改造成本也可以控制在合適的范圍內(nèi)。