光学尺 原理说明

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1、光學尺原理說明：1.適用機台MachineUsed：TTO-1780、TTO-1820。2.實行時機與目的OperationOccasion&Purpose：瞭解光學尺作動原理。3.注意事項Notice：3-1.機台動作中，不可將頭手伸入，機構運行範圍。3-2.操作啟動前，須先確認機台各軸是否都已經確實回到原點位置。4.說明Explain：4-1.介紹：傳統精密量測是用游標卡尺及分釐卡來進行測定，或是在平台上使用塊規、高度規等作一次元之尺寸量測。隨後線性編碼器（光學尺）發展成為強而有力的量測工具，特別是光學尺以數位來表示，可與電腦的結合，使得量測時間縮短，於是慢慢擴展到二次元、三次元位

2、置的量測，光學尺乃成為座標量測的發展基礎。4-2.光學尺的優點：1.不易受干擾:不像電磁式編碼器一般怕磁力線干擾。2.精確度高:經雷射干涉儀校正後,精確度不容易失去。3.維護容易:量測時主尺副尺不接觸,故不發生磨損。4.由於有保護裝置,不易故障,不會讓切屑或切削油侵入。4-3.光學尺原理：如圖4-3-1圖4-3-2光學尺之主副尺是利用玻璃製透明板所構成，上刻有具有相當多等間隔之平行線，較長一片固定不動稱為【主尺】，另外一片則可移動稱為【副尺】。當光源經瞄準透鏡聚光後，再經副尺及主尺，而直射光偵測器，光偵測器如只一個，只能量測位移量，光偵測器如有A,B二個，則可進行A蓋B的電路分割，並能

3、察知位移為向左或向右，目前通常光偵測器都增為四至八個，可以做信號分割處理以得到很精密的量測結果。四個光偵測器所接收到的光強度受副尺及主尺交錯時產生的明暗變化所影響，明暗帶橫向移動較副尺移動為快，因此光偵測器受光感應產生迅速變化，例如假設光學尺能夠應用在50CM/SEC之移動速率之精密量測時，每一個光偵測器檢測之響應頻率為Hz，這樣的光偵測器價格並不昂貴，信號經放大及修正整形後即可顯示出來，假如平行線之間隔為２０μｍ，經信號四分割電路處理後可得５μｍ精度，信號四分割電路價格也很便宜。   疊紋（Moirefringe）的產生係由兩組光柵（grating）重疊時產生。其產生之方式有二：１．

4、光柵平行但節距（pitch）不等。２．光柵節距相等，但不平行。圖4-3-1多光源光檢測器光學尺圖4-3-2單光源光檢測器光學尺將等間隔光柵平行重疊，此時可能看不到疊紋，但一旦輕輕轉動上面一張光柵使其與下面之光柵呈一夾角，則可發現有間隔很大的疊紋出現，其間隔與已有之光柵間隔差異很大，當轉動的角度越大時，疊紋的間隔就變得越小，但條紋明暗對比卻越強烈，當上下兩片光柵之夾角為９０度時，疊紋間隔最密，仔細觀察仍然可以找到疊紋的存在，其間隔與已有之光柵間隔接近。當將上面的一片光柵輕微移動此時將可看到疊紋圖形產生劇烈的變化，疊紋移動的速度大小與光柵移動之速度成等比例放大的結果，此即疊紋將小位移信號轉

5、換成大位移信號的具體呈現。   即使是線性平行格子型之光學尺，其輸出信號之原理仍可視同疊紋之原理，只是與兩組光柵的夾角θ很小，因此疊紋的間距θ可視同無窮大，但無論是兩組光柵的平行度作得多好，仍然很難作到兩組光柵的夾角θ為零，因此疊紋的產生是必然的，只是現象明顯與否的程度上差異而已。5.附錄APPENDIX：5-1.機構位置圖：5-1-1.光學尺外觀圖。