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影像测量仪光栅尺安装在二次元影像仪上的优势及案例图
点击次数:2476 更新时间:2021-02-15

影像测量仪光栅尺安装在二次元影像仪上的优势及案例图

1、提高精度,

2、提高效率,实现自动化测量;

3、减少废品。

、、、、、、

影像测量仪光栅尺按用途分数显光栅尺和PLC光栅尺、单片机光栅尺、工控机光栅尺、CNC光栅尺、数控光栅尺;按分辨率分0.1um光栅尺0.5um光栅尺1um光栅尺5um光栅尺等四种;按电压分5V光栅尺24V光栅尺等两种、、、、、、。苏州泽升经过的安装实践分享以下影像测量仪光栅尺的案例图,作参考。

苏州泽升销售、维修、安装及保养德国海德汉HEIDENHAIN光栅尺、美国ACU-RITE光栅尺、日本三丰Mitutoyo光栅尺意大利GIVI MISURE光栅尺西班牙FAGOR发格光栅尺SONY/Magnescale索尼光栅尺立陶宛普斯克precizika光栅尺奥地利RSF Elektronik 光栅尺SINO信和/诺信光栅尺SINPO新天光栅尺EASSON怡信光栅尺Rational万濠光栅尺、长光光栅尺、七海光栅尺、博望光栅尺、道尔光栅尺、欧信光栅尺、硕信光栅尺、索信光栅尺、怡和光栅尺、东山光栅尺、必嘉光栅尺、新奥特嘉光栅尺等光栅尺都各种各样的型号接PLC和数显,以达到半自动化和全自动化加工和测量。

工业的发展日新月异,不比十年前,市面上的二次元影像仪、2.5次元影像仪、3D影像仪的使用已经非常普遍。光栅尺做为影像测量仪的关健部件,其安装非常重要,如有不慎将影响测量仪的使用精度。

影像仪光栅尺的安装比较灵活,可安装在机床的不同部位。

    一般将主尺安装在影像仪机床的工作台(滑板)上,随影像仪机床而动,读数头固定在床身上,尽可能使读数头安装在主尺的下方。如果由于安装位置限制采用读数头朝上的方式安装时,则增加辅助密封装置。另外,一般情况下,读数头应尽量安装在相对机床静止部件上,此时输出导线不移动易固定,而尺身则应安装在相对机床运动的部件上(如滑板)

 1、影像仪光栅尺安装基面

    安装光栅尺传感器时,不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上,更不能安装在打底涂漆的机床身上。光栅主尺(尺身)及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上,移动工作台,要求达到平行度为0.1mm~1000mm以内。如果不能达到这个要求,则需设计加工一件光栅尺基座。
基座要求做到:(1)应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座(好基座长出光栅尺50mm左右)。(2)该基座通过铣、磨工序加工,其平面平行度0.1mm~1000mm以内。另外,还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时,调整读数头位置,达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右,读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。

    2、光栅尺主尺安装

    将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上,但不要上紧,把千分表固定在床身上,移动工作台(主尺与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度,调整主尺M4螺钉位置,使主尺平行度满足0.1mm~1000mm以内时,把M2螺钉上紧。
在安装光栅主尺时,应注意如下三点:
(1) 在装主尺时,如安装超过1.5M以上的光栅时,不能象桥梁式只安装两端头,尚需在整个主尺尺身中有支撑。(2)在有基座情况下安装好后,好用一个卡子卡住尺身中点(或几点)。(3)不能安装卡子时,好用玻璃胶粘住光栅尺身,使基尺与主尺固定好。

3、光栅尺读数头的安装

    在安装读数头时,应读数头的基面达到安装要求,然后再安装读数头,其安装方法与主尺相似。后调整读数头,使读数头与光栅主尺平行度在0.1mm之内,其读数头与主尺的间隙控制在1~1.5mm以内。

4、影像仪光栅尺限位装置

    光栅尺全部安装完以后,一定要在影像仪机床导轨上安装限位装置,以免影像仪测量产品移动时读数头冲撞到主尺两端,从而损坏光栅尺。另外,用户在选购光栅尺时,应选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺,以留有余量。

5、影像仪光栅尺检查

    光栅尺安装完毕后,可接通数显表,移动工作台,观察数显表计数是否正常。
    在机床上选取一个参考位置,来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同(或回零)。另外也可使用千分表(或百分表),使千分表与数显表同时调至零(或记忆起始数据),往返多次后回到初始位置,观察数显表与千分表的数据是否一致。

通过以上工作,影像仪光栅尺的安装就完成了。

 

影像测量仪光栅尺是结合数码科技与传统印刷的技术,能在特制的胶片上显现不同的特殊效果。在平面上展示电影般的流畅动画片段,匪夷所思的幻变效果。 

   光栅是一张由条状透镜组成的薄片,当我们从镜头的一边看过去,将看到在薄片另一面上的一条很细的线条上的图像,而这条线的位置则由观察角度来决定。如果我们将这数幅在不同线条上的图像,对应于每个透镜的宽度,分别按顺序分行排列印刷在光栅薄片的背面上,当我们从不同角度通过透镜观察,将看到不同的图像。 

   光栅尺:其实起到的作用是对刀具和工件的坐标起一个检测的作用,在数控机床中常用来观察其是否走刀有误差,以起到一个补偿刀具的运动的误差的补偿作用,其实就象人眼睛看到我切割偏没偏的作用,然后可以给手起到一个是否要调整我是否要改变用力的标准。

 【相当于眼睛】

 1、引言

   目前在机加工和数控机库中采用的位称数控系统框图。 

   随着电子技术和单片机技术的发展,光栅传感器在位移测量系统得到广泛应用,并逐步向智能化方向转化。

   利用光栅传感器构成的位移量自动测量系统原理示意图。该系统采用光栅移动产生的莫尔条纹与电子电路以及单片机相结合来完成对位移量的自动测量,它具有判别光栅移动方向、预置初值、实现自动定位控制及过限报警、自检和掉电保护以及温度误差修正等功能。下面对该系统的工作原理及设计思想作以下介绍。

   二、电子细分与判向电路

   光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。目前高分辨率的光栅尺一般造价较贵,且制造困难。为了提高系统分辨率,需要对莫尔条纹进行细分,本系统采用了电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时,在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹,随着光栅的移动,莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量,同量莫尔条纹又具有光学放大作用,其放大倍数为 

   (1)  式中:W为莫尔条纹宽度;d为光栅栅距(节距);θ为两块光栅的夹角,rad

   在一个莫尔条纹宽度内,按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与羊向功能。本系统采用的光栅尺栅线为50线对/mm,其光栅栅距为0.02mm,若采用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲,这在一般工业测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量,即要检测其大小,又要检测其方向,因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波,我们采用了由低漂移运放构成的差分放大器。由4个滏电器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端,从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2,为得到判向和计数脉冲,需对这两路信号进行整形,把它们整形为占空比为1:1的方波,经由两个与或非门74LS54芯片组成的四细分判向电路输入可逆计数器,后送入由8031组成的单片机系统中进行处理。

   三、单片机与接口电路

   为实现可逆计数和提高测量速度,系统采用了193可逆计数器。假设工作平台运行速度为v,光栅传感器栅距为d,细分数为N,则计数脉冲的频率为:

   (2) 若v=1m/s,d=20μm,N=20,则f=1MHz,对应计数时间间隔为1,显然对于8031单片机系统的响应为2μs是不能胜任的。经可逆计数器分频后,可大大地提高测量速度。

   由于193是4位二进制输出,为与单片机接口,把两片193采用了级联的方式,这样可计255个脉冲,若再来脉冲,进位端或借位端将输出一个脉冲送到单片机T0、T1端计数,送到8031的信号不丢失。

   本系统长度可测几米(由光栅实际长度决定),分辨率为μm级,需要7个显示数据。正向运行时不显示符号,反向运行时需显示"-"号,所以连同符号位,共需8个显示块。为了符全人们应用习惯,显示块选用共阴极LED。

   为实现测量系统的智能化,设置了一个2×8方式键盘矩阵,其中包括0~9共10个数字键和6个功能键:L/A长度/角度转称功能键;+/-符号转换功能键;ΔT温度误差修正功能键;EXE执行键;ENT预置键CE(清零键)。键盘、显示器与单片机之间通过一个接口芯片8155来连接。其中,8155的PA口设置辚基本输出方式,作为8位LED显示的段码线;PB口设为输出方式,作为8位LED的位选线;PC口设为输入方式,作为键盘的行扫描线。PB口侠选线每次选通1位显示,每次显示1ms,由于人眼视觉惰性,可产生8位显示块同时显示现象。

   由于从前置电路74LS54出来的脉冲经过2片193分频后,直接进入8031的仅为大于255的"大"数,而小于255的"小"数是由两片193输出通过I/O接口输入到8031内部处理,这个I/O接口芯片是通过扩展一片8255实现的。其中,8255PB口设为基本输入方式,PB0-PB3作为1#193输入,PB4~PB7作为2#193输入。PA口、PC口的低位设为输出,作为系统并行BCD码输出。由于8031单片机无内ROM,应外扩展一片2732(4k EPROM)。只用PSEN片选,不必增加地址译码。为锁存8031P0口输入的地址信号,在8031和2732之间需加一片74LS373地址锁存器。

   四、软件设计

   根据硬件电路和系统功能要求,我们设计了软件程序,由于采用了温度误差修正子程序,可使检测的精度得到大大提高。光栅传感器是光机电一体化结构,光栅尺是由玻璃制做,外壳是由型铝材料。当环境温度变化时,必然会引起结构尺寸改变导致光栅栅距的变化,带来检测误差。设定环境温度为20℃时为检测标准值,与标准值比较测出温度变化时带来的位移误差值,即时测出位移误差一温度特殊性性曲线,由特性曲线拟合出误差一温度方程式,作为软件温度误差修正的基础。本系统软件采用模块化结构,软件编制简洁,紧凑合理。

    五、结论

   根据上述硬件电路和软件设计,经实验测试,系统的测精度可优于±5μm,目前,我们利用光栅传感器进行长度、角度自动测量的智能仪表已形成系列产品,分辨率可从20μm到1μm,具有性能稳定、抗干扰能力强、体积小、结构紧凑、成本低等优点,已成功地应用于机库改造和相关的光电尺寸与位置检测系统中。

 

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