光柵尺的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位移量進(jìn)行測(cè)量。高分辨率的光柵尺一般造價(jià)較貴，且制造困難。為了系統(tǒng)分辨率，需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分，目前（2006年）光柵尺位移傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí)，在與光柵尺刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵尺的移動(dòng)，莫爾條紋也隨下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵尺柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量。 　　在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。例如，柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺，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(jì)數(shù)脈沖，這在工業(yè)普通測(cè)控中已了很高。由于位移是一個(gè)矢量，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波，通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)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(hào)其相位差為π/2，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖，需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形，先把它們整形為占空比為1：1的方波。然后，通過(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以得到光柵尺的位移和速度。

在這里需要說(shuō)明的是，光柵尺只是一個(gè)反應(yīng)裝置，它可以將位移量和位移方向通過(guò)信號(hào)輸出的方式反饋出來(lái)，但它不能直接顯示出來(lái)，它還需要一個(gè)顯示裝置，我們簡(jiǎn)稱它為數(shù)顯顯示箱，也稱數(shù)顯表。只有當(dāng)光柵尺和數(shù)顯表連接在一起的時(shí)候，才能正常的將數(shù)值反應(yīng)給每一位操作者，因而，我們對(duì)于光柵尺的使用上面，還是要多了解，如果不是很的人員，需要知道一些性的知識(shí)，才能單獨(dú)使用光柵尺作為反饋裝置使用

光柵尺在現(xiàn)業(yè)的貢獻(xiàn)是大的，不將現(xiàn)在加工進(jìn)一步完善，更重要的是了現(xiàn)在加工時(shí)的工作效率。在現(xiàn)在中國(guó)加工業(yè)、制造業(yè)越來(lái)越成熟，對(duì)加工的越來(lái)越高的時(shí)候，在各種機(jī)床上，例如：銑床、磨床、車(chē)床、線切割、電火花等機(jī)床上都可以安裝光柵尺，光柵尺工作環(huán)境要求相對(duì)來(lái)說(shuō)不是很苛刻，光柵尺對(duì)操作者的使用來(lái)說(shuō)也十分簡(jiǎn)單。

光柵尺是以高光柵尺作為檢測(cè)元件底精密測(cè)量裝置。與數(shù)顯表配套，組成高數(shù)字化測(cè)量?jī)x器?？梢源鏅C(jī)械式千分表、扭簧比較儀、深度尺、電感測(cè)微儀和精密量塊，配以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器，可將溫度、壓力、硬度、重量等參數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量。用于自動(dòng)化大生產(chǎn)中在線檢測(cè)以及精密儀器的位置檢測(cè)。光柵尺特點(diǎn)是測(cè)量值數(shù)字化顯示，精密高，穩(wěn)定，讀數(shù)直觀準(zhǔn)確。亦可把測(cè)量數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)打印出測(cè)量數(shù)據(jù)或繪出曲線。

光柵尺安裝為方便，讀數(shù)頭用精密軸承沿標(biāo)尺定向，自由移動(dòng)時(shí)通過(guò)拉桿連接，能準(zhǔn)確計(jì)量?？蓪?shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端推拉讀數(shù)頭準(zhǔn)確計(jì)量，適用于讀數(shù)頭無(wú)法直接固定的場(chǎng)合。
TTL、EIA-422信號(hào)集電開(kāi)路輸出，方便與可編程控制器接口。
光柵尺分為敞開(kāi)式和封閉式兩類(lèi)。其中敞開(kāi)式為高型，主要用于精密儀器的數(shù)字化改造，分辨率可達(dá)0.1um。封閉式則主要用于普通機(jī)床、儀器的數(shù)字化改造，輸出波形為方波，按外形分類(lèi)可分為小型尺、標(biāo)準(zhǔn)尺、大型尺三類(lèi)，其中大型尺長(zhǎng)可做到3100mm，長(zhǎng)尺可做到3100mm-15000mm(擁有接長(zhǎng)技術(shù))；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。

光柵尺特點(diǎn)：
1、 的電子技術(shù)及個(gè)性化設(shè)計(jì)；
2、 計(jì)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(jì)算；
4、 可以在X和Y方向進(jìn)行自動(dòng)刀具補(bǔ)償；
5、 堅(jiān)固耐用的合金外殼，不易刮傷，且美觀大方；
6、 電源和信號(hào)干擾能力強(qiáng)；
7、 優(yōu)質(zhì)耐用的按鍵面板，且更換簡(jiǎn)單、方便。

光柵尺安裝事項(xiàng)
1、光柵尺位移傳感器安裝基面

　　安裝線光柵尺位移傳感器時(shí)，不能直接將傳感器安裝在粗糙不平的機(jī)床身上，更不能安裝在打底涂漆的機(jī)床身上。光柵主尺及讀數(shù)頭分別安裝在機(jī)床相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上。用千分表檢查機(jī)床工作臺(tái)的主尺安裝面與導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)的方向平行度。千分表固定在床身上，移動(dòng)工作臺(tái)，要求平行度為0.1mm/1000mm以內(nèi)。如果不能這個(gè)要求，則需設(shè)計(jì)加工一件光柵尺基座?；笞龅剑孩賾?yīng)加一根與光柵尺尺身長(zhǎng)度相等的基座（基座長(zhǎng)出光柵尺50mm左右）。②該基座通過(guò)銑、磨工序加工，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(shí)，調(diào)整讀數(shù)頭位置，讀數(shù)頭與光柵尺尺身的平行度為0.1mm左右，讀數(shù)頭與光柵尺尺身之間的間距為1~1.5mm左右。

　　2、光柵尺位移傳感器主尺安裝

　　將光柵主尺用M4螺釘上在機(jī)床安裝的工作臺(tái)安裝面上，但不要上緊，把千分表固定在床身上，移動(dòng)工作臺(tái)（主尺與工作臺(tái)同時(shí)移動(dòng)）。用千分表測(cè)量主尺平面與機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)方向的平行度，調(diào)整主尺M4螺釘位置，使主尺平行度滿足0.1mm/1000mm以內(nèi)時(shí)，把M2螺釘徹底上緊。在安裝光柵主尺時(shí)，應(yīng)注意如下三點(diǎn)：

　?。?/span>1） 在裝光柵尺主尺時(shí)，如安裝過(guò)1.5M以上的光柵時(shí)，不能象橋梁式只安裝兩端頭，尚需在整個(gè)主尺尺身中有支撐。

　?。?/span>2） 在有基座情況下安裝好后，用一個(gè)卡子卡住尺身中點(diǎn)（或幾點(diǎn)）。

　　（3） 不能安裝卡子時(shí)，用玻璃膠粘住光柵尺身，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(shí)，先應(yīng)讀數(shù)頭的基面安裝要求，然后再安裝讀數(shù)頭，其安裝方法與主尺相似。后調(diào)整讀數(shù)頭，使讀數(shù)頭與光柵主尺平行度在0.1mm之內(nèi)，其讀數(shù)頭與主尺的間隙控制在1~1.5mm以內(nèi)。

　　4、光柵尺位移傳感器限位裝置

　　光柵尺線位移傳感器安裝完以后，要在機(jī)床導(dǎo)軌上安裝限位裝置，以免機(jī)床加工產(chǎn)品移動(dòng)時(shí)讀數(shù)頭沖撞到主尺兩端，從而損壞光柵尺。另外，用戶在選購(gòu)光柵線位移傳感器時(shí)，應(yīng)盡量選用出機(jī)床加工尺寸100mm左右的光柵尺，以留有余量。

　　5、光柵尺位移傳感器檢查

　　光柵線位移傳感器安裝完畢后，可接通數(shù)顯表，移動(dòng)工作臺(tái)，觀察數(shù)顯表計(jì)數(shù)是否正常。

　　在機(jī)床上選取一個(gè)參考位置，來(lái)回移動(dòng)工作點(diǎn)至該選取的位置。數(shù)顯表讀數(shù)應(yīng)相同（或回）。另外也可使用千分表（或百分表），使千分表與數(shù)顯表同時(shí)調(diào)至（或記憶起始數(shù)據(jù)），往返多次后回到初始位置，觀察數(shù)顯表與千分表的數(shù)據(jù)是否一致。

　　通過(guò)以上工作，光柵傳感器的安裝就完成了。但對(duì)于一般的機(jī)床加工環(huán)境來(lái)講，鐵屑、切削液及油污較多。因此，光柵傳感器應(yīng)附帶加裝護(hù)罩，護(hù)罩的設(shè)計(jì)是按照光柵傳感器的外形截面放大留的空間尺寸確定，護(hù)罩通常采用橡皮密封，使其具備的水油能力。

　　三、光柵尺位移傳感器使用注意事項(xiàng)

　?。?/span>1）光柵尺傳感器與數(shù)顯表插頭座插拔時(shí)應(yīng)關(guān)閉電源后進(jìn)行。

　?。?/span>2）盡可能外加保護(hù)罩，并及時(shí)清理濺落在尺上的切屑和油液，嚴(yán)格任何異物進(jìn)入光柵傳感器殼體內(nèi)部。

　?。?/span>3）定期檢查各安裝聯(lián)接螺釘是否松動(dòng)。

　?。?/span>4）為延長(zhǎng)塵密封條的壽命，可在密封條上均勻涂上一薄層硅油，注意勿濺落在玻璃光柵刻劃面上。

　　（5） 為光柵尺傳感器使用的性，可每隔時(shí)間用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光柵尺面及指示光柵面，保持玻璃光柵尺面清潔。

　　（6） 光柵傳感器嚴(yán)禁劇烈震動(dòng)及摔打，以免破壞光柵尺，如光柵尺斷裂，光柵傳感器即失效了。

　?。?/span>7） 不要自行拆柵傳感器，更不能任意改動(dòng)主柵尺與副柵尺的相對(duì)間距，否則一方面可能破壞光柵傳感器的；另一方面還可能造成主柵尺與副柵尺的相對(duì)摩擦，損壞鉻層也就損壞了柵線，以而造成光柵尺報(bào)廢。

　?。?/span>8） 應(yīng)注意油污及水污染光柵尺面，以免破壞光柵尺線條紋分布，引起測(cè)量誤差。

　?。?/span>9） 光柵傳感器應(yīng)盡量避免在有嚴(yán)重腐蝕作用的環(huán)境中工作，以免腐蝕光柵鉻層及光柵尺表面，破壞光柵尺質(zhì)量。

常見(jiàn)故障現(xiàn)象及判斷方法
     1、接電源后數(shù)顯表無(wú)顯示
     （1）檢查電源線是否斷線，插頭接觸是否良好。
     （2）數(shù)顯表電源保險(xiǎn)絲是否熔斷。
     （3）供電電壓是否合要求。
     2、數(shù)顯表不計(jì)數(shù)
     （1）將傳感器插頭換至另一臺(tái)數(shù)顯表，若傳感器能正常工作說(shuō)明原數(shù)顯表有問(wèn)題。
     （2）檢查傳感器電纜有無(wú)斷線、破損。
     3、數(shù)顯表間斷計(jì)數(shù)
     （1）檢查光學(xué)尺安裝是否正確，光學(xué)尺固定螺釘是否松動(dòng)，光學(xué)尺是否被污染。
     （2）插頭與插座是否接觸良好。
     （3）光學(xué)尺移動(dòng)時(shí)是否與其他部件刮碰、摩擦。
     （4）檢查機(jī)床導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)副是否過(guò)低，造成光柵工作間隙變化。
     4、數(shù)顯表顯示報(bào)警
     （1）沒(méi)有接光學(xué)尺
     （2）光學(xué)尺被污染。
     5、光學(xué)尺移動(dòng)后只有末位顯示器閃爍
     （1）A或B相無(wú)信號(hào)或不正常只有一相信號(hào)。
     （2）有一路信號(hào)線不通。
     （3）光敏三管損壞
     6、移動(dòng)光柵傳感器只有一個(gè)方向計(jì)數(shù)，而另一個(gè)方向不計(jì)數(shù)（即單方向計(jì)數(shù)）
     （1）光柵傳感器A、B信號(hào)輸出短路.
     （2）光柵傳感器A、B信號(hào)移相不正確。
     （3）數(shù)顯表有故障。
     7、讀數(shù)頭移動(dòng)發(fā)出吱吱聲或移動(dòng)困難
     （1）密封膠條有裂口。
     （2）指示光柵脫落，標(biāo)尺光柵嚴(yán)重接觸摩擦。
     （3）下滑體滾珠脫落。
     （4）上滑體嚴(yán)重變形。
     8、新光柵傳感器安裝后，其顯示值不準(zhǔn)
     （1）安裝基面不合要求。
     （2）光學(xué)尺尺體和讀數(shù)頭安裝不合要求。
     （3）嚴(yán)重碰撞使光柵副位置變化。

光柵尺的用途：
在精密機(jī)械加工行業(yè)和精密位移測(cè)量時(shí)常采用光柵尺做為測(cè)量傳感器，其后直接接入二次儀表，或數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行位移測(cè)量。測(cè)量的主要有傳感器決定。隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光柵尺在位移測(cè)量系統(tǒng)將得到更廣泛應(yīng)用，并逐步向智能化方向轉(zhuǎn)化。該測(cè)量系統(tǒng)采用光柵移動(dòng)產(chǎn)生的己倍頻細(xì)分及數(shù)字化的輸出訊號(hào)與電子電路相結(jié)合來(lái)完成對(duì)位移量的自動(dòng)測(cè)量，它具有判別光柵移動(dòng)方向、預(yù)置初值、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制及過(guò)限報(bào)警、自檢和掉電保護(hù)以及誤差修正等功能。該產(chǎn)品已形成多種系列，品種，制作精巧，技術(shù)精良，可供不同規(guī)格的各類(lèi)機(jī)床、儀器數(shù)字化改造選用，量程從30毫米至3米，幾乎覆蓋金屬切削機(jī)床的行程。還可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行制作。

光柵尺基本原理

光柵尺的工作原理，是由一對(duì)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(duì)位移時(shí)，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(guò)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(hào)，再經(jīng)過(guò)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(jì)數(shù)顯示。光柵尺的傳感頭分為下滑體和讀數(shù)頭兩部分。下滑體上固定有五個(gè)定位的微型滾動(dòng)軸承沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中指示光柵與主柵尺之間保持準(zhǔn)確夾角和正確的間隙。讀數(shù)頭內(nèi)裝有前置放大和整形電路。讀數(shù)頭與下滑體之間采用剛?cè)峤Y(jié)合的聯(lián)接方式，既了很高的性，又有很好的靈。讀數(shù)頭帶有兩個(gè)聯(lián)接孔，主光柵尺體兩端帶有安裝孔，將其分別安裝在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)部件上，實(shí)現(xiàn)主光柵尺與指示光柵之間的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行線性測(cè)量。