袁 煒

(秦川發(fā)展技術(shù)研究院自動(dòng)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(cè)器件之一，用光柵控制位置的控制環(huán)可以檢測(cè)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(duì)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(diǎn)及使用方法各不相同。本文將針對(duì)帶距離碼參考標(biāo)記的增量式光柵進(jìn)行分析與說(shuō)明。

我們先說(shuō)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(diǎn)標(biāo)記”刻度與增量計(jì)數(shù)刻度，位置信息是通過(guò)計(jì)算自某點(diǎn)開始的增量數(shù)獲得的，而這個(gè)計(jì)數(shù)的起始點(diǎn)必須要通過(guò)機(jī)床回參考點(diǎn)來(lái)確定。帶距離參考標(biāo)記的增量光柵尺增加了位于“零點(diǎn)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(diǎn)標(biāo)記的間隔大一個(gè)柵距(如0.02 mm)，使得它與相鄰零點(diǎn)標(biāo)記的相對(duì)位置產(chǎn)生變化，數(shù)控系統(tǒng)可根據(jù)這一變化來(lái)區(qū)分當(dāng)前組增量計(jì)數(shù)脈沖在光柵尺上的實(shí)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(dòng)2倍以上的零點(diǎn)標(biāo)記間隔便可確定絕對(duì)位置。以海德漢的LS487C光柵尺為例，如圖2所示。

例如從A點(diǎn)移動(dòng)到C，中間經(jīng)過(guò)B點(diǎn)，系統(tǒng)檢測(cè)到10.02 mm就知道軸當(dāng)前是在哪一個(gè)參考點(diǎn)位置。同樣，從B點(diǎn)移動(dòng)到D，中間經(jīng)過(guò)C點(diǎn)，系統(tǒng)從C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離是10.04 mm就知道軸當(dāng)前是在哪一個(gè)參考點(diǎn)位置，所以只要軸任意移動(dòng)超過(guò)兩個(gè)零點(diǎn)標(biāo)記間隔(20 mm)就能得到機(jī)床的絕對(duì)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(hào)周期為20 μm，零點(diǎn)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(dòng)距離比較長(zhǎng)，若安裝普通增量式光柵尺，則其執(zhí)行“參考點(diǎn)回零”操作時(shí)，需要機(jī)床移動(dòng)較大的行程;若安裝絕對(duì)光柵尺，則成本必定昂貴。在安裝了帶距離編碼參考點(diǎn)標(biāo)志的線性測(cè)量裝置后，對(duì)機(jī)床的操作和使用就帶來(lái)很大的方便，如返回參考點(diǎn)速度更快;兩個(gè)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)。