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光柵尺
- 產(chǎn)品型號：SINO KA300
- 更新時間：2024-11-05
- 產(chǎn)品介紹：光柵尺是精密的光柵測量系統(tǒng),適用于大量程的精密測量. 尤其適用于測量, 醫(yī)療設(shè)備,精密現(xiàn)代化加工設(shè)備. 數(shù)控加工中心，鏜床，鏜床，鏜床，自動卸貨機(jī)，金屬板壓制和焊接機(jī)，機(jī)器人和自動化科技，生產(chǎn)過程測量機(jī)器，線性產(chǎn)品, 直線馬達(dá), 直線導(dǎo)軌定位等。
- 廠商性質(zhì)：代理商
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產(chǎn)品介紹
KA300光柵尺是精密的光柵測量系統(tǒng),適用于大量程的精密測量.尤其適用于測量,醫(yī)療設(shè)備,精密現(xiàn)代化加工設(shè)備.數(shù)控加工中心，鏜床，鏜床，鏜床，自動卸貨機(jī)，金屬板壓制和焊接機(jī)，機(jī)器人和自動化科技，生產(chǎn)過程測量機(jī)器，線性產(chǎn)品,直線馬達(dá),直線導(dǎo)軌定位等。
LE輸出信號為矩形方波。A，B相相差90°的兩路波形，能夠指示出移動距離以及方向。零位信號間距50mm。可選購RS422長線輸出。
KA300光柵尺將直線的位移變化轉(zhuǎn)換為脈沖信號.脈沖信號的數(shù)量對應(yīng)移動的距離，脈沖頻率則反應(yīng)了運(yùn)動速度。LE本體部分由5只精密軸承，玻璃光柵，LED光照系統(tǒng)，鋁合金外殼組成。
產(chǎn)品特點
KA300光柵尺供應(yīng)光學(xué)尺電子尺
KA300光柵尺，屬光電傳感器，多運(yùn)用在精密機(jī)加工和數(shù)控鏜床上，用來精密測量物體的位移，作用
是對刀具和工件的坐標(biāo)起一個檢測的作用,在數(shù)控鏜床中常用來觀察其是否走刀有誤差,以起到
一個補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動的誤差的補(bǔ)償作用.
KA300光柵尺的實質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對位稱量進(jìn)行測量。光柵移動產(chǎn)生的莫
爾條紋與電子電路以及單片機(jī)相結(jié)合來完成對位移量的自動測量，它具有判別KA300光柵尺移動方向、
預(yù)置初值、實現(xiàn)自動定位控制及過限報警、自檢和掉電保護(hù)以及溫度誤差修正等功能。
一、KA300光柵尺特點：
1、良好的電子技術(shù)及個性化設(shè)計；
2、計數(shù)響應(yīng)速度快，功能多；
3、直接在數(shù)顯表上進(jìn)行正弦、余弦、正切函數(shù)等函數(shù)計算；
4、可以在X和Y方向進(jìn)行自動刀具補(bǔ)償；
5、堅固耐用的合金外殼，不易刮傷，且美觀大方；
6、電源和信號抗干擾能力強(qiáng)；
7、優(yōu)質(zhì)耐用的按鍵面板，且更換簡單、方便。
二、KA300光柵尺用途：
主要應(yīng)用于直線移動導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)移動量的精確顯示和自動控制，廣泛應(yīng)用于鏜床加
工和儀器的精密測量。可供不同規(guī)格的各類鏜床、儀器數(shù)字化改造選用，還可根據(jù)用戶的特殊
需要進(jìn)行特殊制作。
數(shù)顯裝置由傳感器與數(shù)顯表兩大部分組成。通過傳感器把有形的位置信息轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)過
處理后以數(shù)字形式顯示出來。產(chǎn)品分為QH-200型(小型尺)、QH-400型(標(biāo)準(zhǔn)型)、QH-600型
(大型尺)，輸出波形為單方波、雙方波、正弦等多種波形方式，配備的電箱有：1、DRO2M和
DRO3M多功能鏜床用的兩軸和三軸數(shù)顯表，可以用于大多數(shù)的設(shè)備、也可以用于鏜床和鏜床；2
、DRO2L和DRO2G是針對鏜床和鏜床而開發(fā)的數(shù)顯表；3、DRO3E是為火花機(jī)開發(fā)的數(shù)顯
表。
三、KA300光柵尺技術(shù)參數(shù)：
1、電壓范圍：AC80V∽260V50HZ∽60HZ
2、功耗：25VA
3、工作溫度：0°C∽45°C
5、相對濕度：<90%(20±5°C)
6、重量：約3.2kg
7、坐標(biāo)數(shù)：二坐標(biāo)、三坐標(biāo)
8、顯示：帶符號7位顯示(兩軸或三軸)數(shù)據(jù)，信息窗采用8位米字顯示符號輸出
9、倍頻數(shù)：4X
10、顯示箱允許輸入信號：TTL方波
11、允許輸入信號頻率：>100KHz
12、長度分辨率：10μm、5μm、2μm、1μm、0.5μm
13、操作鍵盤：密封薄膜式輕觸按鍵
14、KA300光柵尺：柵距為0.02mm，供電電源為±5V，輸出兩路相差90°的TTL方波信號(帶零位信號
)，電流50mA(精度有±3μm、±5μm、±10μm)
四、KA300光柵尺功能基本功能：
1、清零；2、預(yù)置數(shù)；3、公/英制轉(zhuǎn)換；4、/相對坐標(biāo)轉(zhuǎn)換/200組用戶坐標(biāo)顯示；5、停電
記憶；6、“1/2”值功能鍵顯示；7、線性誤差修正；8、睡眠關(guān)機(jī)(DRO—3E數(shù)顯箱無此功能)
9、200點輔助零位功能；10、自動尋找零位功能
KA300光柵尺具有單層及雙層防護(hù)密封條：采用特殊的耐油、耐蝕、高彈性及抗老化塑膠，防水、防塵性能優(yōu)異，使用壽命長。防護(hù)等級達(dá)到IP53。
KA300光柵尺具有可靠的光學(xué)測量系統(tǒng)：滑動部件采用已被驗證為zui可靠耐用的高精度五軸承系統(tǒng)設(shè)計，保證光學(xué)機(jī)械系統(tǒng)的穩(wěn)定性，具有優(yōu)異的重復(fù)定位性和高等級的測量精度。
光柵玻璃尺：采用良好的光柵制作技術(shù)，可制作各種規(guī)格的高精度光柵玻璃尺，zui長可做到3000mm(不接長)。
KA300光柵尺產(chǎn)品用途
拉桿連接，安裝極為方便，讀數(shù)頭用精密軸承沿標(biāo)尺定向，自由移動時通過拉桿連接，能準(zhǔn)確計量。可實現(xiàn)遠(yuǎn)端推拉讀數(shù)頭準(zhǔn)確計量，適用于讀數(shù)頭無法直接固定的場合。
TTL、EIA-422信號集電極開路輸出，方便與可編程控制器接口。
(注：不配套拉桿，只配套傳感器和連接塊)
KA300光柵尺：分為敞開式和封閉式兩類。其中敞開式為高精度型，產(chǎn)品型號為JCT，輸出波形為正弦波，主要用于精密儀器的數(shù)字化改造，zui高分辨率可達(dá)0.1um。封閉式則主要用于普通鏜床、儀器的數(shù)字化改造，輸出波形為方波，按外形分類可分為小型尺、標(biāo)準(zhǔn)尺、大型尺三類，型號分別為JCXF型、JCXE型、JCXG型，其中大型尺(JCXG型)zui長可做到3000mm，分辨率有0.5μ、1μ、2μ、5μ、10μ。此外根據(jù)用戶需求，可提供各種安裝附件以方便系統(tǒng)安裝。
一、KA300光柵尺應(yīng)用
線位移KA300光柵尺數(shù)顯系統(tǒng)主要應(yīng)用于直線移動導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)或精密位移量的測量，可實現(xiàn)移動量的高精確顯示和自動控制，
已廣泛應(yīng)用于鏜床加工和儀器的精密測量。目前該產(chǎn)品已形成多種系列，品種齊全，制作精巧，技術(shù)精良，可供不同規(guī)格的
各類鏜床、儀器數(shù)字化改造選用，還可根據(jù)用戶的特殊需要進(jìn)行特殊制作。配套相應(yīng)的數(shù)顯系統(tǒng)可以用于鏜床改造、鏜床改造、
鏜床改造、鏜床改造、火花機(jī)改造、鉆床改造、坐標(biāo)測量、投影測量等。
二、KA300光柵尺分類
1、按外型分大型尺：QH-200QH-400QH-600QH-800
2、按分辨率分有：0.2u----25u
3、按供電電壓分有：5V----24V
4、按輸出信號分有TTL方波、TTL方波、HTL方波(5V、12V、15V、24V)、RS422信號、正弦電壓信號1Vp-p
三、KA300光柵尺詳細(xì)說明
柵距：0.01mm(100線對/mm)、0.02mm(50線對/mm)、0.04mm(25線對/mm)
精度：±0.008mm、±0.01mm、±0.015mm、(20℃1000mm)
參考標(biāo)記：間隔25mm、間隔50mm、間隔100mm、間隔200mm、或全量程任意位置設(shè)一個位置參考點(ABS)
量程：1000mm以內(nèi)任意選擇
分辨率：0.2u---25u響應(yīng)速度：25m/min、60m/min
工作溫度：0-45℃存儲溫度：-40℃-55℃
KA300光柵尺：光柵是結(jié)合數(shù)碼科技與傳統(tǒng)印刷的技術(shù)，能在特制的膠片上顯現(xiàn)不同的特殊效果。在平面上展示栩栩如生的立體世界，電影般的流暢動畫片段，匪夷所思的幻變效果。
KA300光柵尺是一張由條狀透鏡組成的薄片，當(dāng)我們從鏡頭的一邊看過去，將看到在薄片另一面上的一條很細(xì)的線條上的圖像，而這條線的位置則由觀察角度來決定。如果我們將這數(shù)幅在不同線條上的圖像，對應(yīng)于每個透鏡的寬度，分別按順序分行排列印刷在光柵薄片的背面上，當(dāng)我們從不同角度通過透鏡觀察，將看到不同的圖像。
KA300光柵尺其實起到的作用是對刀具和工件的坐標(biāo)起一個檢測的作用,在數(shù)控鏜床中常用來觀察其是否走刀有誤差,以起到一個補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動的誤差的補(bǔ)償作用.其實就象人眼睛看到我切割偏沒偏的作用.然后可以給手起到一個是否要調(diào)整我是否要改變用力的標(biāo)準(zhǔn).
相當(dāng)于眼睛.
一、引言
目前在精密機(jī)加工和數(shù)控機(jī)庫中采用的精密位稱數(shù)控系統(tǒng)框圖如圖1所示。
隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，KA300光柵尺在位移測量系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，并逐步向智能化方向轉(zhuǎn)化。
圖2是利用KA300光柵尺構(gòu)成的位移量自動測量系統(tǒng)原理示意圖。該系統(tǒng)采用KA300光柵尺移動產(chǎn)生的莫爾條紋與電子電路以及單片機(jī)相結(jié)合來完成對位移量的自動測量，它具有判別光柵移動方向、預(yù)置初值、實現(xiàn)自動定位控制及過限報警、自檢和掉電保護(hù)以及溫度誤差修正等功能。下面對該系統(tǒng)的工作原理及設(shè)計思想作以介紹。
二、電子細(xì)分與判向電路
KA300光柵尺的實質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對位稱量進(jìn)行測量。目前高分辨率的KA300光柵尺一般造價較貴，且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率，需要對莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分，本系統(tǒng)采用了電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵的移動，莫爾條紋也隨之上下移動。這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個數(shù)的測量，同量莫爾條紋又具有光學(xué)放大作用，其放大倍數(shù)為：
(1)
式中：W為莫爾條紋寬度；d為光柵柵距(節(jié)距)；θ為兩塊光柵的夾角，rad
在一個莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個光電器件就能實現(xiàn)電子細(xì)分與羊向功能。本系統(tǒng)采用的KA300光柵尺柵線為50線對/mm，其光柵柵距為0.02mm，若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5μm的計數(shù)脈沖，這在一般工業(yè)測控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個矢量，即要檢測其大小，又要檢測其方向，因此至少需要兩路相位不同的光電信號。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波，我們采用了由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個滏電器件獲得的4路光電信號分別送到2只差分放大器輸入端，從差分放大器輸出的兩路信號其相位差為π/2，為得到判向和計數(shù)脈沖，需對這兩路信號進(jìn)行整形，首先把它們整形為占空比為1：1的方波，經(jīng)由兩個與或非門74LS54芯片組成的四細(xì)分判向電路輸入可逆計數(shù)器，zui后送入由8031組成的單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理。
三、單片機(jī)與接口電路
為實現(xiàn)可逆計數(shù)和提高測量速度，系統(tǒng)采用了193可逆計數(shù)器。假設(shè)工作平臺運(yùn)行速度為v，光柵傳感器柵距為d，細(xì)分?jǐn)?shù)為N，則計數(shù)脈沖的頻率為：
(2)
若v=1m/s,d=20μm,N=20，則f=1MHz，對應(yīng)計數(shù)時間間隔為1，顯然對于8031單片機(jī)系統(tǒng)的響應(yīng)為2μs是不能勝任的。經(jīng)可逆計數(shù)器分頻后，可大大地提高測量速度。
由于193是4位二進(jìn)制輸出，為與單片機(jī)接口，把兩片193采用了級聯(lián)的方式，這樣zui多可計255個脈沖，若再來脈沖，進(jìn)位端或借位端將輸出一個脈沖送到單片機(jī)T0、T1端計數(shù)，保證送到8031的信號不丟失。
本系統(tǒng)長度zui大可測幾米(由光柵實際長度決定)，zui小分辨率為μm級，需要7個顯示數(shù)據(jù)。正向運(yùn)行時不顯示符號，反向運(yùn)行時需顯示"-"號，所以連同符號位，共需8個顯示塊。為了符全人們應(yīng)用習(xí)慣，顯示塊選用共陰極LED。
為實現(xiàn)測量系統(tǒng)的智能化，設(shè)置了一個2×8方式鍵盤矩陣，其中包括0～9共10個數(shù)字鍵和6個功能鍵：L/A長度/角度轉(zhuǎn)稱功能鍵；/-符號轉(zhuǎn)換功能鍵；ΔT溫度誤差修正功能鍵；EXE執(zhí)行鍵；ENT預(yù)置鍵CE(清零鍵)。鍵盤、顯示器與單片機(jī)之間通過一個接口芯片8155來連接。其中，8155的PA口設(shè)置轔基本輸出方式，作為8位LED顯示的段碼線；PB口設(shè)為輸出方式，作為8位LED的位選線；PC口設(shè)為輸入方式，作為鍵盤的行掃描線。PB口俠選線每次選通1位顯示，每次顯示1ms，由于人眼視覺惰性，可產(chǎn)生8位顯示塊同時顯示現(xiàn)象。
由于從前置電路74LS54出來的脈沖經(jīng)過2片193分頻后，直接進(jìn)入8031的僅為大于255的"大"數(shù)，而小于255的"小"數(shù)是由兩片193輸出通過I/O接口輸入到8031內(nèi)部處理，這個I/O接口芯片是通過擴(kuò)展一片8255實現(xiàn)的。其中，8255PB口設(shè)為基本輸入方式，PB0-PB3作為1#193輸入，PB4～PB7作為2#193輸入。PA口、PC口的低位設(shè)為輸出，作為系統(tǒng)并行BCD碼輸出。由于8031單片機(jī)無內(nèi)ROM，應(yīng)外擴(kuò)展一片2732(4kEPROM)。只用PSEN片選，不必增加地址譯碼。為鎖存8031P0口輸入的地址信號，在8031和2732之間需加一片74LS373地址鎖存器。
四、軟件設(shè)計
根據(jù)硬件電路和系統(tǒng)功能要求，我們設(shè)計了軟件程序，由于采用了溫度誤差修正子程序，可使檢測的精度得到大大提高。光柵傳感器是光機(jī)電一體化結(jié)構(gòu)，KA300光柵尺是由玻璃制做，外殼是由型鋁材料。當(dāng)環(huán)境溫度變化時，必然會引起結(jié)構(gòu)尺寸改變導(dǎo)致光柵柵距的變化，帶來檢測誤差。設(shè)定環(huán)境溫度為20℃時為檢測標(biāo)準(zhǔn)值，與標(biāo)準(zhǔn)值比較測出溫度變化時帶來的位移誤差值，KA300光柵尺即時測出位移誤差一溫度特殊性性曲線，由特性曲線擬合出誤差一溫度方程式，作為軟件溫度誤差修正的基礎(chǔ)。本系統(tǒng)軟件采用模塊化結(jié)構(gòu)，軟件編制簡潔，緊湊合理。
五、結(jié)論
根據(jù)上述硬件電路和軟件設(shè)計，經(jīng)實驗測試，KA300光柵尺系統(tǒng)的測精度可優(yōu)于±5μm，目前，我們研制的利用光柵傳感器進(jìn)行長度、角度自動測量的智能儀表已形成系列產(chǎn)品，分辨率可從20μm到1μm，具有性能穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低等優(yōu)點，已成功地應(yīng)用于機(jī)庫改造和相關(guān)的光電尺寸與位置檢測系統(tǒng)中。
KA300光柵尺位移傳感器的介紹
一、位移傳感器基本原理
光柵KA300光柵尺位移傳感器的工作原理，是由一對光柵副中的主光柵(即標(biāo)尺光柵)和副光柵(即指示光柵)進(jìn)行相對位移時，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，再經(jīng)過放大器放大，整形電路整形后，得到兩路相差為90o的正弦波或方波，送入光柵數(shù)顯表計數(shù)顯示。
二、KA300光柵尺移傳感器安裝方式
光柵KA300光柵尺線位移傳感器的安裝比較靈活，可安裝在鏜床的不同部位。
一般將主尺安裝在鏜床的工作臺(滑板)上，隨鏜床走刀而動，讀數(shù)頭固定在床身上，盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。如果由于安裝位置限制必須采用讀數(shù)頭朝上的方式安裝時，則必須增加輔助密封裝置。另外，一般情況下，讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對鏜床靜止部件上，此時輸出導(dǎo)線不移動易固定，而尺身則應(yīng)安裝在相對鏜床運(yùn)動的部件上(如滑板)。
1、KA300光柵尺位移傳感器安裝基面
安裝線KA300光柵尺位移傳感器時，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的鏜床身上，更不能安裝在打底涂漆的鏜床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在鏜床相對運(yùn)動的兩個部件上。用千分表檢查鏜床工作臺的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動的方向平行度。千分表固定在床身上，移動工作臺，要求達(dá)到平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。如果不能達(dá)到這個要求，則需設(shè)計加工一件KA300光柵尺基座。基座要求做到：①應(yīng)加一根與KA300光柵尺尺身長度相等的基座(基座長出KA300光柵尺50mm左右)。②該基座通過銑、磨工序加工，保證其平面平行度0.1mm/1000mm以內(nèi)。另外，還需加工一件與尺身基座等高的讀數(shù)頭基座。讀數(shù)頭的基座與尺身的基座總共誤差不得大于±0.2mm。安裝時，調(diào)整讀數(shù)頭位置，達(dá)到讀數(shù)頭與KA300光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右，讀數(shù)頭與KA300光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。
2、KA300光柵尺位移傳感器主尺安裝
將光柵主尺用M4螺釘上在鏜床安裝的工作臺安裝面上，但不要上緊，把千分表固定在床身上，移動工作臺(主尺與工作臺同時移動)。用千分表測量主尺平面與鏜床導(dǎo)軌運(yùn)動方向的平行度，調(diào)整主尺M(jìn)4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時，把M2螺釘*上緊。在安裝光柵主尺時，應(yīng)注意如下三點：
(1)在裝KA300光柵尺主尺時，如安裝超過1.5M以上的光柵時，不能象橋梁式只安裝兩端頭，尚需在整個主尺尺身中有支撐。
(2)在有基座情況下安裝好后，用一個卡子卡住尺身中點(或幾點)。
(3)不能安裝卡子時，用玻璃膠粘住KA300光柵尺身，使基尺與主尺固定好。
3、位移傳感器讀數(shù)頭的安裝
在安裝讀數(shù)頭時，首先應(yīng)保證讀數(shù)頭的基面達(dá)到安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭，其安裝方法與主尺相似。zui后調(diào)整讀數(shù)頭，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度保證在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm
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