光柵尺　　 ("txj[v-/  
光柵：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(dòng)畫片段，匪夷所思的幻變效果。 E;-*LT&{  
光柵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(gè)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。 IEeh9:Km  
光柵尺 其實(shí)起到的作用是對刀具和工件的坐標(biāo)起一個(gè)檢測的作用,在數(shù)控機(jī)床中常用來觀察其是否走刀有誤差,以起到一個(gè)補(bǔ)償?shù)毒叩倪\(yùn)動(dòng)的誤差的補(bǔ)償作用.其實(shí)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(gè)是否要調(diào)整我是否要改變用力的標(biāo)準(zhǔn). +V;@)-   
相當(dāng)于眼睛. Su*f`~G];  
一、引言 fA" VLQE  
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。 (y!V0iy]  
隨著電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，光柵傳感器在位移測量系統(tǒng)得到廣泛應(yīng)用，并逐步向智能化方向轉(zhuǎn)化。 z( ^ r  
圖2是利用光柵傳感器構(gòu)成的位移量自動(dòng)測量系統(tǒng)原理示意圖。該系統(tǒng)采用光柵移動(dòng)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(dòng)測量，它具有判別光柵移動(dòng)方向、預(yù)置初值、實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制及過限報(bào)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(jì)思想作以介紹。 MCO`\"`l  
二、電子細(xì)分與判向電路 >`o;hTS  
光柵測量位移的實(shí)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。目前高分辨率的光柵尺一般造價(jià)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(shí)，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵的移動(dòng)，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對光柵柵距的測量轉(zhuǎn)換為對莫爾條紋個(gè)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： PCs`aVZ  
(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 ;q&2$Mb  
在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與羊向功能。本系統(tǒng)采用的光柵尺柵線為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(jì)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(gè)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(gè)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(jì)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(gè)與或非門74LS54芯片組成的四細(xì)分判向電路輸入可逆計(jì)數(shù)器，最后送入由8031組成的單片機(jī)系統(tǒng)中進(jìn)行處理。 cVuT|b^  
三、單片機(jī)與接口電路 "?r_A*U  
為實(shí)現(xiàn)可逆計(jì)數(shù)和提高測量速度，系統(tǒng)采用了193可逆計(jì)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(jì)數(shù)脈沖的頻率為： ;:Q&Rf"@%  
(2)若v=1m/s,d=20μm,N=20，則f=1MHz，對應(yīng)計(jì)數(shù)時(shí)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(jì)數(shù)器分頻后，可大大地提高測量速度。 r31)Ed
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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，這樣最多可計(jì)255個(gè)脈沖，若再來脈沖，進(jìn)位端或借位端將輸出一個(gè)脈沖送到單片機(jī)T0、T1端計(jì)數(shù)，保證送到8031的信號不丟失。 @*^%^ P  
本系統(tǒng)長度最大可測幾米（由光柵實(shí)際長度決定），最小分辨率為μm級，需要7個(gè)顯示數(shù)據(jù)。正向運(yùn)行時(shí)不顯示符號，反向運(yùn)行時(shí)需顯示"-"號，所以連同符號位，共需8個(gè)顯示塊。為了符全人們應(yīng)用習(xí)慣，顯示塊選用共陰極LED。 =kDh: