光柵尺在機械加工中的應用

　　在現代工業生產和科學研究中，精度的追求永無止境。而光柵尺，作為一種能夠提供高精度位移測量的儀器，發揮著至關重要的作用。

　　光柵尺通常是刻在玻璃或鋼帶基體上1。玻璃一般用于短行程尺子，大長度尺子則多采用鋼帶作為基體。其通過光刻刻上去的一系列條紋和狹縫，一個條紋和一個狹縫的寬度稱為柵距，常見柵距為20um。

　　讀數頭是光柵尺的關鍵部分。讀數頭每掃描一個柵距，就會產生一個正弦波信號周期。此信號再通過一個電子電路進行細分，比如5倍、10倍、50倍、100倍的細分，從而可以達到很高的分辨率1。例如，一個20um柵距，經過50倍細分，一個周期就變為0.4um，這就是廠商所說的分辨率。

　　在工作時，讀數頭中有和尺體柵距一樣的指示光柵，并且讀數頭中本身有LED光源。當讀數頭相對于光柵尺移動時，LED光在經過聚焦鏡后，照射到光柵尺上，然后光通過光柵狹縫，衍射到讀數頭的光電探測器上，這樣就在探測器平面上，產生了明暗相間的正弦干涉條紋1。需要注意的是，實際情況中，光電探測器和LED在光柵尺的同一側，都集成在讀數頭中。當光照射到光柵尺后，有一部分光會反射回去，然后通過聚焦鏡，照射回光電探測器，形成電信號。

　　光柵尺的精度表現出色，有±15μm、±5μm、±3μm、±1μm等多種規格1。需要指出的是，這里說的精度，是光柵尺的制造誤差，指每走1m實際可能的誤差。而在小距離行走時，誤差會更小，比如±0.275μm/10mm，±0.750μm/50mm。這意味著在短行程的測量中，光柵尺能夠提供更為精確的結果。

　　光柵尺位移傳感器經常應用于機床與現代加工中心以及測量儀器等方面，可用作直線位移或者角位移的檢測2。其測量輸出的信號為數字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應迅速等優點。

　　在實際應用中，光柵尺有著廣泛的用途。各類測量機構、儀器的位移測量，如彈簧試驗機、三坐標機、投影儀等都離不開它3。各類機床的數顯系統，如車床、銑床、磨床、鏜床、電火花、鉆床等，也因光柵尺的存在而實現了數字化的精確控制。各類數控機床的配套使用，如數控銑、加工中心、數控磨等，更是讓加工精度和效率得到了顯著提升。