绝对式光栅尺.doc

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1、毕业设计报告（论文）报告（论文）题目：绝对式光栅尺摘要绝对式光栅尺，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，经常应用于数控机床的闭环伺服系统中。本文就光栅的数据采集，信号的细分辨相作详细的研讨和论证。本设计的主要特点就是能够对光栅尺实时定位得到绝对位置，并通过辨向细分电路对信号处理使其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测围大，检测精度高，响应速度快的特点。关键词：辨向细分电路数据采集光栅尺AbstractAbsolutegrating,isthemeasurementfeedbackdeviceusingofgratingo

2、ptics,oftenusedinclosed-loopCNCmachinetoolservosystems.Inthispaper,therewillbeadetaileddiscussionanddemonstrationaboutrasterdataacquisitionandsignal’ssubdivision.Themainfeatureofthisdesignistheabilitytoobtainreal-timelocationofthegratingabsoluteposition,andtodisti

3、nguishthesub-circuitthroughthesignalprocessingtomeasuretheoutputsignalintodigitalpulseswithadetectionrange,highprecisionandfastresponseKeywordsQuadraturedecoder/counterDataAcquisitionGratingSensor目录第1章绪论11.1光栅传感器简介11.2课题背景11.3课题的建立以及本文完成的主要工作2第2章光栅测量技术32.1光栅简介32.2

4、光栅测量原理42.2.1信息采集原理42.2.2裂相窗口测量原理52.2.3绝对位移测量6第3章光栅尺的电路设计73.1光栅尺辨相技术73.1.1辨相的原理73.1.2辨相电路93.2细分原理103.2.1四细分103.2.2五细分11第4章光栅尺版图制作144.1版图制作概况144.2版图制作设计144.2.1软件环境介绍144.2.2电路图的绘制144.3电子版图布线设计154.4主要技术性能指标18第5章光栅尺的制造与安装195.1光栅尺的制造195.1.1元器件筛选的目的和作用195.1.2元器件筛选的原理195.

5、1.3电子元器件筛选方案205.2光栅尺的安装215.2.1位移传感器安装基面215.2.2位移传感器主尺安装225.2.3位移传感器读数头的安装225.2.4位移传感器限位装置225.2.5位移传感器检查225.2.6光栅传感器安装注意事项23第6章结论24致25参考文献26附录27附录127附录232绝对式光栅尺第1章绪论1.1光栅传感器简介传感器是一种物理装置或生物器官，能够探测、感受外界的信号、物理条件（如光、热、湿度）或化学组成（如烟雾），并将探知的信息传递给其他装置或器官。　国家标准GB7665-87对传感器下

6、的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测围大，检测精度高，响

7、应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺位移传感器按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。1.2课题背景从上个世纪50年代到70年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅，这5种测量系统都是将一个栅距周期的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来，测量单位不是像激光一样的是光波波长，而是通用的米制（或英制）标尺。它们有各自的优势，相互补充，在竞争中都得到了发展。由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4种，

8、而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能最高，市场占有率最高，产业最大。光栅在栅式测量系统中的占有率已超过80%，光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级，测量速度从60m/min，到480m/min。测量长度从1m、3m达到30m和100m。计量光栅技术的基