德国HEIDENHAIN海德汉光栅尺的工作原理与安装

HEIDENHAIN海德汉光栅尺，也称为HEIDENHAIN海德汉光栅尺位移传感器（HEIDENHAIN海德汉光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。HEIDENHAIN海德汉光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。HEIDENHAIN海德汉光栅尺按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。

HEIDENHAIN海德汉光栅尺工作原理

HEIDENHAIN海德汉光栅尺以透射光栅为例，当指示光栅上的线纹和标尺光栅上的线纹之间形成一个小角度θ，并且两个HEIDENHAIN海德汉光栅尺刻面相对平行放置时，在光源的照射下，位于几乎垂直的栅纹上，形成明暗相间的条纹。这种条纹称为“莫尔条纹" 。严格地说，莫尔条纹排列的方向是与两片光栅线纹夹角的平分线相垂直。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为莫尔条纹的宽度，以W表示。

W=ω /2* sin（θ /2）=ω /θ 。[1] 

莫尔条纹具有以下特征：

(1)莫尔条纹的变化规律

两片光栅相对移过一个栅距，莫尔条纹移过一个条纹距离。由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正(余)弦函数，变化周期数与光栅相对位移的栅距数同步。

(2)放大作用

在两光栅栅线夹角较小的情况下，莫尔条纹宽度W和光栅栅距ω、栅线角θ之间有下列关系。式中，θ的单位为rad，W的单位为mm。由于倾角很小，sinθ很小，则

W=ω /θ

若ω =0．01mm，θ=0.01rad，则上式可得W=1，即光栅放大了*倍。

(3)均化误差作用

莫尔条纹是由若干光栅条纹共用形成，例如每毫米*线的光栅，10mm宽度的莫尔条纹就有*0条线纹，这样栅距之间的相邻误差就被平均化了，消除了由于栅距不均匀、断裂等造成的误差。