光栅尺的应用与原理
光栅尺的结构是由有刻有窄的等间距的线纹标尺光栅和读数头组成，读数头是由刻有与标尺光栅光刻密度相同好的指示光栅、光学系统和光路原件等组成。标尺光栅与尺度光栅与一定间距平行放置，并且他们的刻度线相互倾斜一定角度@，标尺光栅固定不动，指示光栅沿着垂直线条纹方向运动，光线照在标尺光栅上放射或者投射在指示光栅并发生光的衍射，产生明暗相间的莫尔条纹，光电探测器检测莫尔条纹的宽度变化并将其转换成电信号输出给控制装置。
莫尔条纹的特点：
1. 莫尔条纹的移动与光栅栅距之间的移动关系，光栅移动一个条纹，莫尔条纹正好移动一
个条纹。
2. 莫尔条纹的放大作用：B=W/(2SIN2/2)=W/2
主要的元件：发光LED, 标尺光栅，指示光栅，光电探测器。
光栅的选用：选用光栅要综合考虑一下几个要素：
1. 考虑被测物理量的性质，要根据呗测量的行程和精度要求选择量程和精度，根据被测量
的最大速度确定光栅尺的最大移动速度以及是否需要基准标记和相位开关传感器，要什么形式的光栅。
2. 根据控制器可以控制的信号的类型选择光栅输出类型，还要考虑接口的硬件匹配。
3. 根据工作条件确定光栅尺应具备在何种环境下工作的能力
4. 根据被测的物体考虑安装方案。考虑到空间，方向等问题。
5. 设计电缆的长度
6. 价格和服务
7. 市场的方便，型号的选择。
光栅的主要技术参数：
分辨率：表征的测量精度，有5.0um ，1.0um ,0.5um ,0.1um
输出波形：方波和正弦波两种。
按控制的形式：数字量和模拟量，要与控制器匹配。
测量周期：没测一次所需的时间
测量长度：可以应许的测量范围
测量方式：绝对值和识字增量坐标
使用温度：5----45度
供电电源：一般为+5+5%，电流大小为120mA
最大移动速度：要大于要求值
最小时钟频率：要保证控制器的频率高于要求值。
安装：
把光栅尺贴在平台的固定部分上。安装要用专用工具，保证光栅的安装合付要求（水平度、垂直度）。
读数头要安装在平台的移动部分上。在安装光栅尺时要先安装光栅尺，然后根据光栅尺安装读数头。保证读头与光栅尺的距离2—3mm,
光栅尺的使用：
liner光栅尺用来检测位移
cycle光栅尺用来测量角度
光栅在机电一体化中双反馈：
1. 电机---编码器---译码----速度环
2. 平台---光栅尺---译码----位置环
光栅尺的信号----反馈到PMAC-----在PMAC中比较-----发出控制信号-------驱动电机执行动作。
定位系统误差主要取决于位置检测系统的误差。位置检测系统的误差主要包括检测元件本身的误差和安装误差。
我们主要经营的品牌
RENISHAW(ENGLAND):雷尼绍
Renishaw 光栅分类
• 光学直线光栅
• 光学圆光栅
• 磁式旋转编码器
主要特点：1，非接触式光学结构（零滞后和精确测量） 2.极强的抗污能力
产品种类：
SIGNUM RELM高精度直线光栅：
系统由SIGNUM SR 读头、SI细分盒和RELM栅尺组成
材料：因钢
最长可达980mm
精度可达：+1um
膨胀系数小：0.6um/m/度
反馈精度高
比传统的具有更高小的截面尺寸
操作和安装方便，没有破损的风险
SIGNUM SR 读头：独创光学滤波系统不要求栅尺为优质衍射光栅。内通过CORDIC细分
算法，可变率可达5nm.
RG2 20um和RG4 40um栅距直线光栅
RG - 镀金钢带光栅
– 开启式、非接触、光学定位编码器
– 相同的光栅尺
– 多样化的读数头
–
RGS20-S 钢标尺带
• 20um pitch scale for use with RGH22, RGH24, RGH25 readheads
• 可以任意剪切.
• 长度 100mm to 50m
• 钢带表面俯有保护漆
• 带自粘功能
• Automated application(自动化传送)
RGH22 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 内置细分卡
• 工业标准的数字和模拟信号输出
• 分辨率 从 5µm 到 50nm
• 具有完整的参考点和限位传感器
• 单双限位可选
• 内置安装 LED灯
• 用 RGS20-S 自粘式钢带
RGH24 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 超小型坚固外壳
• 内置LED状态灯
• 内置细分卡
• 工业标准的数字和模拟信号输出
• 分辨率从 5µm 到 50nm
• 采用 RGS20-S 自粘式刚带
• 参考零位或单限位开关传感器
RGH25 型读数头
• 超小尺寸
• 低质量
• 细分通过 RGB25细分卡
• 工业标准数字和模拟输出
• 分辨率 5µm to 50nm
• 内置 LED状态灯
• 用RGS20-S 自粘式钢带
• 可带参考零位或限位开关
• 可用于真空环境中 (RGH25F)
RGS40-S 钢带
•
•
•
•
• 40um pitch scale for use with RGH34, ,RGH41 readheads 可以任意剪切. 长度 100mm to 50m 钢带表面俯有保护漆 带自粘功能
• Automated application
RGH34 型光栅读数头
• 非接触式光学计量系统
• 超小,紧凑的读数头
• 允许较大的安装公差
• 较大运行速度
• 工业标准的数字和模拟输出
• 分辨率从 10µm 到0.1µm
• 参考零位或单限位开关传感器
• 内置安装 LED状态灯
• 可适用RGS40-S 自粘式钢带光栅或 RGS40-G 玻璃光栅 RGH41 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 较宽松的安装公差
• 最高运行速度可达 15 m/s
• 工业标准数字模拟信号输出
• 分辨率从 10µm 到 1µm
• 参考零位和双限位开关传感器
• 内置 LED状态灯
• 适用 RGS40-S 自粘式光栅
RGS40-G 光栅
• 40um 镀铬玻璃测量基准用 RGH40 读数头
• 膨胀系数 8.5um/m/C
• 精度等级+/- 4.2um/m
• 长度范围 120 to 1000mm
• 可有夹式和自粘两种安装方式
RGH40 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 比较大的安装公差
• 较高的运行速度 (up to 10 m/s)
• 工业标准数字和模拟量输出
• 分辨率从 10µm 到 50nm
• 参考零位和双限位开关传感器
• 内置 LED状态灯
• 适用于 RGS40-G 玻璃光栅.
SIGNUM RESM REXM和RESR圆光栅
RESR 角度圆光栅
• 高速,非接触式
• 系统精度等级 +/- 0.5 arc second
• 角度分辨率 0.01 arc second
• 系统重复性 0.01 arc second
• 宽的尺寸范围 (52mm to 413mm)
• 锥度安装确保最小的安装误差
RGH20 型读数头
• 仅与 RESR 光栅环兼容
• 独创的光学滤波系统有很强的抗灰尘和划痕的能力
• 小巧坚固外壳
• 工业标准的数字和模拟量信号输出
• 内置细分和内置安装LED状态灯
• 分辨率从 5 到10nm
• 参考点和单限位开关传感器
• 高柔性双屏蔽8芯电缆
Signum RESM 角度圆光栅
• 锥度安装确保最小的安装误差
• 钢环外径 52mm to 413mm
• 20µm 光栅周期 - 圆光栅 (直线光栅RELM)
• IN-TRACTM 光学参考零位
– 双向重复性
– 在整个操作温度范围内都可得到保证
– 在整个速度范围内都可得到保证
Signum SR, si 光栅系统
• 非接触开放式光学系统
• 独特的光学滤波系统有很强的抗尘灰和划痕能力
• IN-TRAC 双向重复性参考零位和双限位信号
• 转速高达 4500 rev/min (10 m/s)
• 内置LED状态灯可显示安装状态和进行信号诊断
• 标准工业数字和模拟信号输出.
• 分辨率可达 40 to 0.02 arc seconds (5um to 20nm)
• 通过软件帮助光栅安装和系统故障进行诊断
介绍 DSi
• 2 个读数头合成接口”
• 数字方波输出
• 用 SiGNUM
• 客户可编程 Z 位置
– 在驱动轴最合适的点 (to a unit of resolution), 按在Dsi上的按钮设定 – 参考点 Z 脉冲 一直在那个角度输出
– 命名 propoZTM
• Z 信号重复性仍能得到保证, 即使发生轴承扭摆
– 专利产品
• DSi 直接安装在SiGNUM 接口后面
– 每一个 Dsi都有滑动锁
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• What is the characteristic between RGH22, 24, 25(F), 34 and 41 encoder? What is the characteristic of RGS20-S / RGS40-S ? What colour of the setup LED if the encoder is setup correctly? What colour of the setup LED if the encoder passes though the reference mark? What is the installation procedure of Renishaw Linear encoder system? What is the installation procedure of Renishaw rotary encoder system? The repeatability of reference mark signal is guarantee in one direction or both direction? How to synchronize the reference mark signal to A, B signal? What is the function of the “End clamp”? What is the function of double shield cable? Why there is a “Safety factor” in the counter clock formula? How to clean the scale? What is the function of AGC, AOC and ABC?
光栅尺的应用与原理
光栅尺的结构是由有刻有窄的等间距的线纹标尺光栅和读数头组成，读数头是由刻有与标尺光栅光刻密度相同好的指示光栅、光学系统和光路原件等组成。标尺光栅与尺度光栅与一定间距平行放置，并且他们的刻度线相互倾斜一定角度@，标尺光栅固定不动，指示光栅沿着垂直线条纹方向运动，光线照在标尺光栅上放射或者投射在指示光栅并发生光的衍射，产生明暗相间的莫尔条纹，光电探测器检测莫尔条纹的宽度变化并将其转换成电信号输出给控制装置。
莫尔条纹的特点：
1. 莫尔条纹的移动与光栅栅距之间的移动关系，光栅移动一个条纹，莫尔条纹正好移动一
个条纹。
2. 莫尔条纹的放大作用：B=W/(2SIN2/2)=W/2
主要的元件：发光LED, 标尺光栅，指示光栅，光电探测器。
光栅的选用：选用光栅要综合考虑一下几个要素：
1. 考虑被测物理量的性质，要根据呗测量的行程和精度要求选择量程和精度，根据被测量
的最大速度确定光栅尺的最大移动速度以及是否需要基准标记和相位开关传感器，要什么形式的光栅。
2. 根据控制器可以控制的信号的类型选择光栅输出类型，还要考虑接口的硬件匹配。
3. 根据工作条件确定光栅尺应具备在何种环境下工作的能力
4. 根据被测的物体考虑安装方案。考虑到空间，方向等问题。
5. 设计电缆的长度
6. 价格和服务
7. 市场的方便，型号的选择。
光栅的主要技术参数：
分辨率：表征的测量精度，有5.0um ，1.0um ,0.5um ,0.1um
输出波形：方波和正弦波两种。
按控制的形式：数字量和模拟量，要与控制器匹配。
测量周期：没测一次所需的时间
测量长度：可以应许的测量范围
测量方式：绝对值和识字增量坐标
使用温度：5----45度
供电电源：一般为+5+5%，电流大小为120mA
最大移动速度：要大于要求值
最小时钟频率：要保证控制器的频率高于要求值。
安装：
把光栅尺贴在平台的固定部分上。安装要用专用工具，保证光栅的安装合付要求（水平度、垂直度）。
读数头要安装在平台的移动部分上。在安装光栅尺时要先安装光栅尺，然后根据光栅尺安装读数头。保证读头与光栅尺的距离2—3mm,
光栅尺的使用：
liner光栅尺用来检测位移
cycle光栅尺用来测量角度
光栅在机电一体化中双反馈：
1. 电机---编码器---译码----速度环
2. 平台---光栅尺---译码----位置环
光栅尺的信号----反馈到PMAC-----在PMAC中比较-----发出控制信号-------驱动电机执行动作。
定位系统误差主要取决于位置检测系统的误差。位置检测系统的误差主要包括检测元件本身的误差和安装误差。
我们主要经营的品牌
RENISHAW(ENGLAND):雷尼绍
Renishaw 光栅分类
• 光学直线光栅
• 光学圆光栅
• 磁式旋转编码器
主要特点：1，非接触式光学结构（零滞后和精确测量） 2.极强的抗污能力
产品种类：
SIGNUM RELM高精度直线光栅：
系统由SIGNUM SR 读头、SI细分盒和RELM栅尺组成
材料：因钢
最长可达980mm
精度可达：+1um
膨胀系数小：0.6um/m/度
反馈精度高
比传统的具有更高小的截面尺寸
操作和安装方便，没有破损的风险
SIGNUM SR 读头：独创光学滤波系统不要求栅尺为优质衍射光栅。内通过CORDIC细分
算法，可变率可达5nm.
RG2 20um和RG4 40um栅距直线光栅
RG - 镀金钢带光栅
– 开启式、非接触、光学定位编码器
– 相同的光栅尺
– 多样化的读数头
–
RGS20-S 钢标尺带
• 20um pitch scale for use with RGH22, RGH24, RGH25 readheads
• 可以任意剪切.
• 长度 100mm to 50m
• 钢带表面俯有保护漆
• 带自粘功能
• Automated application(自动化传送)
RGH22 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 内置细分卡
• 工业标准的数字和模拟信号输出
• 分辨率 从 5µm 到 50nm
• 具有完整的参考点和限位传感器
• 单双限位可选
• 内置安装 LED灯
• 用 RGS20-S 自粘式钢带
RGH24 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 超小型坚固外壳
• 内置LED状态灯
• 内置细分卡
• 工业标准的数字和模拟信号输出
• 分辨率从 5µm 到 50nm
• 采用 RGS20-S 自粘式刚带
• 参考零位或单限位开关传感器
RGH25 型读数头
• 超小尺寸
• 低质量
• 细分通过 RGB25细分卡
• 工业标准数字和模拟输出
• 分辨率 5µm to 50nm
• 内置 LED状态灯
• 用RGS20-S 自粘式钢带
• 可带参考零位或限位开关
• 可用于真空环境中 (RGH25F)
RGS40-S 钢带
•
•
•
•
• 40um pitch scale for use with RGH34, ,RGH41 readheads 可以任意剪切. 长度 100mm to 50m 钢带表面俯有保护漆 带自粘功能
• Automated application
RGH34 型光栅读数头
• 非接触式光学计量系统
• 超小,紧凑的读数头
• 允许较大的安装公差
• 较大运行速度
• 工业标准的数字和模拟输出
• 分辨率从 10µm 到0.1µm
• 参考零位或单限位开关传感器
• 内置安装 LED状态灯
• 可适用RGS40-S 自粘式钢带光栅或 RGS40-G 玻璃光栅 RGH41 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 较宽松的安装公差
• 最高运行速度可达 15 m/s
• 工业标准数字模拟信号输出
• 分辨率从 10µm 到 1µm
• 参考零位和双限位开关传感器
• 内置 LED状态灯
• 适用 RGS40-S 自粘式光栅
RGS40-G 光栅
• 40um 镀铬玻璃测量基准用 RGH40 读数头
• 膨胀系数 8.5um/m/C
• 精度等级+/- 4.2um/m
• 长度范围 120 to 1000mm
• 可有夹式和自粘两种安装方式
RGH40 型读数头
• 非接触开放式光学计量系统
• 比较大的安装公差
• 较高的运行速度 (up to 10 m/s)
• 工业标准数字和模拟量输出
• 分辨率从 10µm 到 50nm
• 参考零位和双限位开关传感器
• 内置 LED状态灯
• 适用于 RGS40-G 玻璃光栅.
SIGNUM RESM REXM和RESR圆光栅
RESR 角度圆光栅
• 高速,非接触式
• 系统精度等级 +/- 0.5 arc second
• 角度分辨率 0.01 arc second
• 系统重复性 0.01 arc second
• 宽的尺寸范围 (52mm to 413mm)
• 锥度安装确保最小的安装误差
RGH20 型读数头
• 仅与 RESR 光栅环兼容
• 独创的光学滤波系统有很强的抗灰尘和划痕的能力
• 小巧坚固外壳
• 工业标准的数字和模拟量信号输出
• 内置细分和内置安装LED状态灯
• 分辨率从 5 到10nm
• 参考点和单限位开关传感器
• 高柔性双屏蔽8芯电缆
Signum RESM 角度圆光栅
• 锥度安装确保最小的安装误差
• 钢环外径 52mm to 413mm
• 20µm 光栅周期 - 圆光栅 (直线光栅RELM)
• IN-TRACTM 光学参考零位
– 双向重复性
– 在整个操作温度范围内都可得到保证
– 在整个速度范围内都可得到保证
Signum SR, si 光栅系统
• 非接触开放式光学系统
• 独特的光学滤波系统有很强的抗尘灰和划痕能力
• IN-TRAC 双向重复性参考零位和双限位信号
• 转速高达 4500 rev/min (10 m/s)
• 内置LED状态灯可显示安装状态和进行信号诊断
• 标准工业数字和模拟信号输出.
• 分辨率可达 40 to 0.02 arc seconds (5um to 20nm)
• 通过软件帮助光栅安装和系统故障进行诊断
介绍 DSi
• 2 个读数头合成接口”
• 数字方波输出
• 用 SiGNUM
• 客户可编程 Z 位置
– 在驱动轴最合适的点 (to a unit of resolution), 按在Dsi上的按钮设定 – 参考点 Z 脉冲 一直在那个角度输出
– 命名 propoZTM
• Z 信号重复性仍能得到保证, 即使发生轴承扭摆
– 专利产品
• DSi 直接安装在SiGNUM 接口后面
– 每一个 Dsi都有滑动锁
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• What is the characteristic between RGH22, 24, 25(F), 34 and 41 encoder? What is the characteristic of RGS20-S / RGS40-S ? What colour of the setup LED if the encoder is setup correctly? What colour of the setup LED if the encoder passes though the reference mark? What is the installation procedure of Renishaw Linear encoder system? What is the installation procedure of Renishaw rotary encoder system? The repeatability of reference mark signal is guarantee in one direction or both direction? How to synchronize the reference mark signal to A, B signal? What is the function of the “End clamp”? What is the function of double shield cable? Why there is a “Safety factor” in the counter clock formula? How to clean the scale? What is the function of AGC, AOC and ABC?