heidenhain编码器海德汉使用教学

heidenhain编码器海德汉使用教学
海德汉公司的光学扫描光栅尺或编码器的测量基准都是周期刻线－光栅。这些光栅刻在玻璃或钢材基体上。大长度测量用的光栅尺带的基体为钢带。海德汉公司用特别开发的光刻工艺制造精密光栅。AURODUR：在镀金钢带上蚀刻线条，典型栅距40 µm。METALLUR：抗污染的镀金层金属线，典型栅距20 µm。DIADUR：玻璃基体的超硬铬线（典型栅距20 µm）或玻璃基体的三维铬线格栅（典型栅距8 µm）。SUPRADUR相位光栅：光学三维平面格栅线条；*抗污能力；典型栅距不超过8 µm。OPTODUR相位光栅：光学三维平面格栅线条，超高反光性能，典型栅距不超过2 µm这种方法除了能刻制栅距非常小的光栅外，而且刻制的光栅线条边缘清晰、均匀。再加上光电扫描法，这些边缘清晰的刻线是输出高质量信号的关键。母版光栅采用海德汉公司定制的精密刻线机制造。测量法是指编码器通电时就立即提供位置值并随时供后续信号处理电子电路读取。无需移动轴执行参考点回零操作。位置信息来自圆光栅码盘，它由一系列码组成。编码结构在每转中都*。独立的增量刻轨用单场扫描原理读取和转换成位置值。

增量测量法的光栅由周期性刻线组成。位置信息通过计算自某点开始的增量数（测量步距数）获得。由于必须用参考点确定位置值，因此在光栅尺或光栅尺带上还刻有一个带参考点的轨道。参考点确定的光栅尺位置值可以到一个测量步距。因此，必须通过扫描参考点建立基准点或确定上次选择的原点。有时，这需要旋转近360°。为加快和简化“参考点回零”操作，许多海德汉光栅尺刻有距离编码参考点，这些参考点彼此相距数学算法确定的距离。移过两个相邻参考点后（一般只需数度）（见表中“名义增量值 I”），后续电子电路就能找到参考点。 

大多数海德汉公司的光栅尺或编码器都用光电扫描原理。光电扫描测量基准是非接触式扫描，因此无磨损。这种光电扫描方法能检测到非常细的线条，通常不超过几微米宽，而且能生成信号周期很小的输出信号。测量基准的栅距越小，光电扫描的衍射现象越严重。海德汉公司的角度编码器采用两种扫描原理：成像扫描原理用于10 µm至大约70 µm的栅距。干涉扫描原理用于4 µm极小栅距的光栅。光电扫描成像扫描原理简单地说成像扫描原理是用透射光生成信号：两个具有相同栅距的光栅—圆光栅码盘与扫描掩膜—彼此相对运动。扫描掩膜的基体是透明的，而作为测量基准的光栅可以是透明的也可以是反射的。当平行光穿过一个光栅时，在一定距离处形成明/暗区。具有相同栅距的扫描光栅就位于这个位置处。当两个光栅相对运动时，穿过光栅的光得到调制。如果狭缝对齐，则光线穿过。如果一个光栅的刻线与另一个光栅的狭缝对齐，光线无法通过。光电池或大面积栅状光电池将这些光强变化转化成电信号。特殊结构的扫描掩膜将光强调制为近正弦输出信号。栅距越小，扫描掩膜和圆光栅间的距离公差也越严。如果对10 µm或更大栅距的编码器进行成像扫描，允许的编码器安装公差相对较大。RCN、ECN、RON、ROD系列内置轴承角度编码器采用成像扫描原理。

干涉扫描原理是利用精细光栅的衍射和干涉形成位移的测量信号。阶梯状光栅用作测量基准：高度0.2 µm的反光线刻在平整的反光面中。光栅尺带的前方是扫描掩膜，其栅距与光栅尺带的栅距相同，是透射相位光栅。光波照射到扫描掩膜时，光波被衍射为三束光强近似的光：-1、0和+1。光栅尺带衍射的光波中，反射的衍射光中光强zui强的光束为+1和-1。这两束光在扫描掩膜的相位光栅处再次相遇，又一次被衍射和干涉。它也形成三束光，并以不同的角度离开扫描掩膜。光电池将这些交变的光强信号转化成电信号。

扫描掩膜与光栅尺的相对运动使*级的衍射光产生相位移：当光栅移过一个栅距时，前一级的+1衍射光在正方向上移过一个光波波长，-1衍射光在负方向上移过一个光波波长。由于这两个光波在离开扫描光栅时将发生干涉，光波将彼此相对移动两个光波波长。也就是说，相对移动一个栅距可以得到两个信号周期。干涉扫描编码器的平均栅距为4 m甚至更细。其扫描信号基本没有高次谐波，能进行高倍频细分。因此，这些光栅尺特别适用于高分辨率和高精度应用。尽管如此，其相对宽松的安装公差使它可用于许多应用。RPN 886内置轴承角度编码器用干涉扫描原理工作。

海德汉为每个内置轴承角度编码器提供质量检验证并随编码器一起提供。质量检验证提供系统精度信息。它通过五次正转与五次反转测量确定。每圈中所选的测量位置不仅能非常准确地确定大范围误差，还能确定单信号周期内的位置误差。平均值曲线是测量值的算术平均值，不包括机械粘滞误差。机械粘滞误差取决于联轴器。对于RCN、ECN、RPN和RPN定子联轴器的角度编码器，由正转和反转的10个测量位置决定。检定图中记录zui大值和算术平均值。圆光栅码盘与空心轴刚性连接。读数头固定在滚珠轴承的轴上并通过定子端的联轴器连接外壳。定子联轴器和密封系统能补偿大量轴向和径向安装误差，而且不限制功能，也不影响精度。它允许的安装公差相对较大，因此安装方便，RCN系列尤其如此。特别是轴进行角加速时，联轴器必须只吸收轴承摩擦力引起的扭矩。因此，定子联轴器的角度编码器具有出色的动态性能。

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