光栅尺定位精度从4um提高到1um的方法
作者：管理员 发布于：2016-02-22 16:52:44
摘要：光栅尺定位精度从4um提高到1um的方法
光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。是基于莫尔条纹测量的一种传感器，其工作原理：是由一对光栅中的主光栅（即标尺光栅，固定在机床上）和副光栅（即指示光栅，光栅读数头中）进行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，整形电路整形后，得到两路相差为90°的正弦波或方波。
光栅尺的分辨率是指其最低解析度,在显示器上显示的最小变化量,一般的光栅有以下分辩率:0.01mm,0.005mm,0.001mm,0.0005mm,0.0002mm,0.0001mm等,常用的是0.005mm和0.001mm。
光栅位移传感器，要提高其测量分辨率，对光栅输出信号进行细分处理是必要环节．在实际应用中，通常采用四倍频的方法提高定位精度．四倍频电路光栅尺读数头内没有做处理。
光栅位移传感器出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图1所示，用A，B两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，AB相位差标志光栅分正向与反向移动．四倍频后的信号，经计数器计数后转化为相对位置。
在一个周期内AB共有四个上升与下降沿,AB对应的上升与下降沿之间相差90°，利用在一个周期内对A相和B相的上升沿和下降沿均进行计数,即可实现在一个周期内对编码器计数四次,从而达到四倍频计数的目的（即1um计数一次）,普通的是一个周期计数一次（4um计数一次）。
①当光栅正向移动时，光栅输出的A相信号的相位超前B相90，则在一个周期内，两相信号共有4次相对变化： 00→10→11→01→00．这样,如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数，从而实现正转状态的四倍频计数。
②当光栅反向移动时，光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90，则一个周期内两相信号也有4次相对变化： 00→01→11→10→00。同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次减计数，在一个周期内，共可实现4次减计数，就实现了反转状态的四倍频计数。
我们的控制器可以灵活设置1,2,4倍频，默认1倍频计数，如下图
ETH6045-0416脱机独立WINCE运动控制器，四倍频实际测试效果
1.控制器DB15接口与光栅尺，松下伺服驱动器接线图。
2.软件界面先发1um对应的脉冲，编码器读数为1，示波器看到EA，EB的波形如下，EA=1，EB=0。
软件界面再发第2,3,4个 1um对应的脉冲后，示波器EA,EB波形如下：
3.测试环境与工具如下图。
光栅尺读数表用于对比控制器读数，电脑通过网线VNC工具控制控制器内部软件，同时通过网口远程单步调试WINCE程序。
需要了解产品具体参数或相关技术问题等，可直接与QQ：67336830或TEL：18971190302 刘工联系。
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光栅尺的分辨率是指其最低解析度,在显示器上显示的最小变化量,一般的光栅有以下分辩率:0.01mm,0.005mm,0.001mm,0.0005mm,0.0002mm,0.0001mm等,常用的是0.005mm和0.001mm。
光栅位移传感器，要提高其测量分辨率，对光栅输出信号进行细分处理是必要环节．在实际应用中，通常采用四倍频的方法提高定位精度．四倍频电路光栅尺读数头内没有做处理。
光栅位移传感器出两路相位相差为90的方波信号A和B.如图1所示，用A，B两相信号的脉冲数表示光栅走过的位移量，AB相位差标志光栅分正向与反向移动．四倍频后的信号，经计数器计数后转化为相对位置。
在一个周期内AB共有四个上升与下降沿,AB对应的上升与下降沿之间相差90°，利用在一个周期内对A相和B相的上升沿和下降沿均进行计数,即可实现在一个周期内对编码器计数四次,从而达到四倍频计数的目的（即1um计数一次）,普通的是一个周期计数一次（4um计数一次）。
①当光栅正向移动时，光栅输出的A相信号的相位超前B相90，则在一个周期内，两相信号共有4次相对变化： 00→10→11→01→00．这样,如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次加计数,一个周期内共可实现4次加计数，从而实现正转状态的四倍频计数。
②当光栅反向移动时，光栅输出的A相信号的相位滞后于B相信号90，则一个周期内两相信号也有4次相对变化： 00→01→11→10→00。同理，如果每发生一次变化，可逆计数器便实现一次减计数，在一个周期内，共可实现4次减计数，就实现了反转状态的四倍频计数。
我们的控制器可以灵活设置1,2,4倍频，默认1倍频计数，如下图
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1.控制器DB15接口与光栅尺，松下伺服驱动器接线图。
2.软件界面先发1um对应的脉冲，编码器读数为1，示波器看到EA，EB的波形如下，EA=1，EB=0。
软件界面再发第2,3,4个 1um对应的脉冲后，示波器EA,EB波形如下：
3.测试环境与工具如下图。
光栅尺读数表用于对比控制器读数，电脑通过网线VNC工具控制控制器内部软件，同时通过网口远程单步调试WINCE程序。
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