(1)磁尺位置检测装置,磁尺位置检测装置是由磁性标尺,磁头和检测电路组成,该装置方框图见图7-24。利用录磁原理将一定周期变化的方波、正弦波或脉冲电信号,用录磁磁头记录在磁性标尺(或磁盘)的磁膜上,作为测量的基准。检测时,用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转化为电信号,经过检测电路处理后用以计量磁头相对磁尺之间的位移量。磁尺按其结构可氛围直线、磁尺和圆形磁尺,分别用语直线位移和角度位移的测量,磁性标尺制作简单、安装调整方便,对使用环境要求较低,如对周围电磁场的抗干扰能力较强,在油污、粉尘较多的场合下使用,有较好的稳定性。高精度的磁尺位置检测装置可用于各种测量机、精密机床和数控机床。
磁尺制造工艺比较简单,录磁、去磁都较方便。若采用激光录磁,可得到更高的精度。直接在机床上录制磁尺、不需安装、调整工件、避免了安装误差。目前数控机床的快速移动速度已达24m/min。磁尺作为测量元件难以跟上这样高的反应速度,使其应用受到限制。
(2)光栅位置检测装置,光栅测量装饰是种非接触式测量。利用光路减少了机械误差,具有精度高,响应速度快等特点,是数控机床和数显系统常用的检测元件。作为数控机床检测装置,用以测量长度、角度、速度、加速度、振动和爬行等。
光栅就是在一块长条形的光学玻璃上均匀地刻划很多条和运动方向垂直的条纹。条纹之间的距离称为栅距。栅距可以根据所需的精度来决定。长光栅称为指示光栅,固定在机床的移动部件上,短光栅称为指示光栅。装在机床的固定部件上,两块光栅互相平行,他们之间保持0.05mm或0.1mm的间隙。根据制造方法和光学原理的不同,光栅可分为透射光栅和反射光栅。透射光栅采用经磨制的光学玻璃或表面感光材料的涂层上刻成光栅线纹,这种光栅的特点是:光源可以采用垂直入射光,光电元件直接接受光照,因此,信号幅值比较大,信噪比好,光电转换器(光栅读数头)的结构简单,同时光栅每毫米的线纹数多。如刻线密度为200线/mm时,光栅本身就已经细分到0.005mm,从而减轻了电子线路的负担,其缺点是:玻璃易破裂,热胀系数与机床金属部件不一致,影响测量精度。反射光栅是用不锈钢带经照像腐蚀或直接刻线制成,其特点是:光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致。接长方便,也可用钢带做成长达数米的长光栅。标尺光栅安装在机床上,所需的面积小。调整也很方便。适应于大位移测量的场所。其缺点是:为了使反射后的莫尔条纹反差较大,每毫米内线纹不宜过多,常用线纹数为4、10、25、40、50在检测过程中,标尺光栅与指示光栅不直接接触,灭有磨损。精度可以长期保持。但光学系统易受外界因素的影响产生误差,对工作环境的要求较高。