海德汉敞开式光栅尺说明书.pdf海德汉敞开式光栅尺说明书pdf,海德汉敞开式光栅尺说明书目录概述

文件名称: 海德汉敞开式光栅尺说明书.pdf

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详细说明：海德汉敞开式光栅尺说明书pdf,海德汉敞开式光栅尺说明书目录概述敞开式光栅尺 2 选择指南 4 技术特性测量原理测量基准 6 增量式测量方法 7 光电扫描 8 测量准确度 10 可靠性 12 机械结构和安装 14 通用机械数据 17 技术规格用于超高精度 L|P300系列 18 LP400系列 20 LP500系列 22 LF400系列 24 用于高速长距离测量 LDA1x1系列 26 LIDA4x5系列 28 LIDA4x7系列 30 用于双坐标测量 PP系列 32 电气连接信号增量信号⌒1VpP 34 增量信号TL 36 限位开关 38 位置检测 39 插接件和电缆 40 基本电气参数 44 HEIDENHAIN的测试设备 46 数字化电子装置 47 选择指南截面准确度等级 1) LIP系列敵开式光栅尺的特点是测量步 LIP用于超高精度测量 15 ±0.5 0.128m 距小,同时具有极高的测量精度和重复标尺基体是玻璃或玻璃陶瓷定位精度。此系列光栅尺的刻线基体是 ·采用干涉测量原理,信号周期很小如果需要, 可定购更高在玻璃陶瓷或玻璃上的 DIADUR相位光 ±1pm 2 Hr IP 4x1R ±0.5um 需要 205 L|F系列敞开式光栅尺是在坡培基体上 LF通过软片 PRECIMET安装 5.13 ±3m 4 un 用 DIADUR工艺制造出精绌的刻线,此采月干涉測量原理,信号周期小系列光栅尺的特点是具有很高的测量精 ·限位开关和快速回参考点轨度和重复定位精度,而且安装简便 20.5 LDA系列敞开式光栅尺的测量基准是钢 LDA用于高速、长测量距离的场合寻±5m 40 um 带上的 AURODUR光栅。采用这种原理 ●钢带粘在钢制载体上或者穿入在 3 制造的光栅尺安装方式灵活、简便,而铝型材中且移动速度高,可以达到8m/s。 L|DA400有限位开关 6 ±5 20 um ±15μ 20 um 二维测量编码器PP是用 DIADUR工艺 PP用于二维测量 ±∠山m 4 um 在玻璃基体上制造出的平血相位光栅。二维坐标共用一个扫描单元这样就可以测量二维平面上点的位置干涉测量原理,信号周期小正弦信号的信号周期:决定了一个信号周期内的误差大小(见测量准确度) 2对于内置插分细分电路输出为TL信号的光栅: 测量步距为采用最大细分份数并进行匹分频后得到的见TL接冂)。 4 测量长度刻度载体输出信号/型号页码测量步距2 70mm至用螟钉固定的锻T凵TTL LP37218 270mm 钢载体内镶入0001m 拟 27i.至 Zerodur玻璃 LP382 106in) 陶瓷 1 VEI L|P382 10mm至用螺钉困定的夹 W TTLLIP47120 420mm 头夹紧 Zerodur至O05m 0.4in.至玻璃陶瓷或玻璃 165in) 刻度载体 ∽1 VPP LIP481 LP581 70mm至用螺钉固定的夹 LP57122 1440mm头夹紧玻璃刻度至07m 27n,至载体 56in.) L|P581 70mm至通过装配软片凵」TL L|F47124 220mm PRECIMETO粘至0.01um L|F481 27n.至接刻度载体 86in) L|F481 (如果需要,可提供更大的测量长度) 220mm至用螺钉固定的钢|凵 TTLLIDA17126 2040mm载体丰镶入钢带至1m (8.6in.至尺 80in) LIDA 181 LIDA 181 140mm至铝型材中穿入 LDA47528 30040mm张紧的钢带尺至005um (5.5in.至 100ft ∽1 VPPLIDA485 240mmto中间固定的铝型凵 TTL LIDA47730 6040mm材中穿入钢带尺至0.05um (9.5 in to LIDA 485 237in) 1 VI LIDA 487 如果需要,可提供更大的测量长度测量范围平面粘接的刻度TL PP27132 8 mmx 板至0.7m 68mm (2.7in. PP 28 2.7in.) (如果需要,可提供其它的测量范围) 5 测量原理测量基准光电扫描规则结构的标尺载体即刻线是海德汉光栅尺的工作原理。这些刻线是制作在玻璃或钢制材料上。对于测量茫围较长的光栅尺,用钢带作为刻线载体。精细的刻线是用各种光刻法制作的。刻线的形成如下 ■在玻璃上镀坚固的铬刻线 ■在镀金钢带上刻蚀 ■在石英玻璃或钢上刻蚀三维结构的图案这些由海德汉开发的光刻制作方法, 典型的光栅周期为:40m至1um 058M12345678812 这些方法一方面使精细的光栅期成为可能,另一方面达到了刻度的高边缘清晰度和均匀性。这是光电扫描输出高质量信号的关键所在。 PRAD戴理以刻线母板是在海德汉专门制造的高精度光刻机上制作的。 6 增量测量方法增量测量方法是利用有规则的珊状结构带有距离编码参考标记的光栅尺,对两刻线,通过数出到初始点的增量数(测量个参考标记之间的信号周期数计数,并步距)获得位置信息。为了获得绝对位選过下列公式计算绝对位置置,标尺或标尺带要有参考标记刻道。标尺的绝对位置由参考标记确定,该参考标记要锁定在一个测量步距之内。在没有绝对参考位置或上次所设定的参考 P1=(abs B-san B-1)x/+(sgn B-sgn D)X aDS RR 点仍未找到时,必须首先回参考点其中在某些情况,需要越过测量范围的大部分才能移到参考标记处。为了缩短找参 B=2 X MRR-N 考点的移动过程,海德汉的光珊尺还有按距离编码的参考标记一—规则定义的其中 N=以信号周期数计的两个参考标记之间不等距参考标记。移过两个相临的参考,=以信号周期数计的首先经过的的基本距离(见下表标记后,也就是在只移动几个毫米,后参考标记的位置望续电子设备就可以找到绝对位置(见下 # 表)。带有距离编码参考标记的光栅尺abs=绝对值 D=移动方向(+1或-1) 的表示是在型号标志后加字母“C”(例扫描单元向右移动(按说明书安装时如LP581C)。 sgn=符号函数("+1"或-1") 得"+1 MR=所经过参考标记之间的信号周期数 100单位:mm 带距离编码参考标记的增量光栅示意图 (以LP5×1C为例信号周期以信号周期数计最大移动距离的基本距离N LIP 5x1C4 5000 20 mm LIDA 1x1C 40 um 2000 80 mm 光电扫描大多数海德汉编码器是按照光电扫描原成像测量原理理工作的。光电扫描是无接触的,从而简单地说,成像测量原理采用光的投影没有磨损。它能扫描数微米宽的精细刻产生信号:两个具有相同刻线周期的线,并可以牛成信号周期非常小的输出光栅一标尺和扫描掩膜相对运动。扫描信号周期信掩膜的载体材料是透光的,标尺的刻线 0°电子角度可以制作在透光或反射光的材料卜。测量基准的刻线周期越精细,衍射现象对光电扫描的影响就越大。海德汉直线平行光束通过一个光栅后,会在一定的光栅尺卜应用两种扫描原理距离处投影成明暗区。而另一块刻线周期相同的对应光珊恰好处于此处,两个 ■成像测量原理,光栅周期通常为光栅相对运动时,通过的光线被调制: 180° 10um至约40μm 如果空隙重叠,则光线通过;如果刻线干涉测量原理,光栅周期通常为位于空隙上,则形成阴影。感光元件将 4μm或更小。这些光强变化转成电信号。扫描掩膜特制的刻线对光强进行过滤,使得所产生 0 的输出信号接近正弦波。光栅的刻线周期越小,扫措掩膜与标尺之间的距离及允许的安装公差就越小。为了保证实用的配合公差,成像测量原 l2 理的光栅尺刻线周期为10um或更大。 L|DA光栅尺采用了成像测量原理。 1=lo°-|180° 2=l90°-l270 0° 电子角度相位差标尺窗口栅状传感器扫描掩膜聚光镜掩膜光栅光源 ILED) 采用钢带尺和单场扫描的成像式光电扫描(LDA400) 8 干涉测量原理当标尺和扫描掩膜相对运动时,衍射光光电传感器产生四路近似正弦波的电流型信干涉测量原理利用光在精细刻线光栅F的波面会产牛相位移动:相对运动一个号(10,l9o°,l10°,27),相位角分别相差90° 的衍射和干涉现象产牛信号,由此测量刻度周期时,1阶衍射光的波面产正相互交叉连接,产生两铬相位差为90的信移动量利用阶梯状光条纹作为测量二个波长的相位愁动,-1阶分射光的号|和,这两路信号分别与零线对称。设示波器的显示方式为XY,就可以看到信与标尺光栅刻线周期相同的透射相位光涉它们相互间移动两个波长的的反射刻线。在标尺光栅的前面放置一个因为这两束光离开光栅时,互相产生号的里萨约图形,理想的输出信号是在正中栅作为扫措掩膜。在相对运动一个刻线周期时得到两个信位置的圆形。一个信号周期内的位置误差号周期。 (见测量精度)会导致里萨约圆的变形,这当光波照射到扫描掩膜上,通过衍射分就直接影响测量精度。圆直径的大小对应与成三束光强近似的光波、阶次为1,0和干涉测量的编码器采用8μm,4μm或输出信号的幅值大小,这个幅值可以在一定 1。它们在标尺上的相位光栅被衍射更精细的光栅周期。它们的扫描信号在范围内波动而不影响测量精度。使光强度的大部分集中在1和-1阶衍射很大程度上没有高次谐波,可对其进行光只上。这些光波在扫描掩膜上的光高倍细分。因此,它们特别适用于高分栅上再次相遇,重新衍射和干涉。此时辨率和高准确度的应用。尽管如此,它主要生成三束的光波,它们以不同的角们的装配公差仍然适合实际应用度离开扫描掩膜。光电元件将这些光强度转变成电信号。 LP,LF和PP光栅尺采用了干涉测量原理衍射序列标尺载体 DADU相位光栅聚光镜 LED光源刻线周期扫描掩膜: 透明的相位光栅光电池单场扫描的干涉型光电扫描原理测量准确度用光栅尺进行位置测量的准确度主要由下列因素确定 ■光栅刻线的质量 ■扫描的质量 ■信号处理电子设备的质量 ■标尺与扫描单元之间的导向误差需要区分两种不同的位置误差:测量长度范围内的位置误差和一个信号周期内的位置误差。在测量长度范围内的位置误差开放式光栅尺分为不同的准确度等级在测量长度范围内的位置误差F a 其定义如下 +F 在任意1m测量长度区段为,位置误差的最大值与平均值之差不超过准确度等级 L a um 0 对于敞开式光栅尺上述准确度的定义仅一个信号周期内对尺体,所以称之为标尺准确度。的位置误差 ML 一个信号周期内的位置误差个信号周期内的位置误差由扫描的质位置□ 量和光栅尺的信号周期决定。海德汉敞开式光栅尺的此类误差在测量范围内任意一点均约为信号周期+1%左右个信号周期内的位置误差u 信号周期戒小,一个信号周期内的位置误差越小。它对定位精度以及低速时运动轴速度控制的平稳性起决定性作用信号周期 360°电子角度響一 B ∴ 扫描信号的一个信号周期内的信号周期典型位置误差u L|P3x20.128μm 0.001pm 感 LIP 4x1 2 um 0.02m LIP 5x14 0.04pm PP LIDA 4xx 20 um 0.2 um LIDA 1XX 40 um 0.4m 10

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