1 柵式測量係統的介紹（shào）

      從上個（gè）世紀50 年代（dài）到70 年代柵式（shì）測量係統從（cóng）感應同步器發展到光柵、磁（cí）柵、容柵（shān）和球柵，這5 種測量係統都是將一個柵（shān）距周期內的絕對式測量和周期外的增量式測量結合了起來，測量單（dān）位不是像（xiàng）激光一樣的是光波波長，而是通用的（de）米製(或英製)標尺。它們有各自的優勢，相互補充，在競爭（zhēng）中都得到了發展。由於光柵（shān）測量係統的綜合技（jì）術性能優於其他4 種，而且（qiě）製造費用又比感（gǎn）應同（tóng）步器、磁柵、球柵低，因此光（guāng）柵發展（zhǎn）得最快，技術性（xìng）能最高，市場占有率最高，產業最大。

2 當今采用（yòng）的光電掃描原理及其產品係（xì）列

      光柵根據形成莫爾條紋的原理不同分為幾何光柵(幅（fú）值光柵（shān）)和衍射光柵(相位光柵)，又可根據光路的不同分為透射光柵和反射光柵（shān）。大多數海德漢光柵尺是按照光電掃描（miáo）原理工作的。光電掃描為無接觸的，從而沒有磨損。它能掃描數（shù）微米寬的最精細的刻線（xiàn），並能產（chǎn）生很小信號周期的輸出信號。現將海德漢封閉式光柵（shān）尺所采（cǎi）用的2 種測量原理介紹如下。

2.1 成像（xiàng）測量原理（lǐ）

      簡單地（dì）說，成像測量原（yuán）理采用投射光產生信（xìn）號：兩個具有相同刻線周期的光柵：刻線盤和掃描掩膜相對運動。掃描掩膜的載體材料是透光的，標尺載（zǎi）體的（de）光柵同樣也是透光的或反射的。

      如果平行（háng）光（guāng）束通過一個光（guāng）柵，則在一定（dìng）的距離內投影成明/暗區。由於有相同刻線周期的相對光柵，當兩個光（guāng）柵相對運動時，則（zé）通過的光線被調製（zhì）：如果空隙重疊，則光（guāng）線通（tōng）過；如果刻線位於空隙上，則是陰影。光（guāng）電元件將這（zhè）些光強（qiáng）變換成正弦形的電信號。掃描掩（yǎn）膜上特（tè）殊形式的光柵將光電流進行濾波，使其產生近似正弦形的輸出信號。光柵尺（chǐ）的光電掃描是（shì）非接觸的，因此無摩擦。這種光電（diàn）掃描方法能（néng）檢測到非常細的線條，而且能生成信（xìn）號周期很（hěn）小（xiǎo）的（de）輸出信（xìn）號。

2.2 幹涉（shè）測量原理

      幹（gàn）涉測量原理的光柵尺是利用精細刻線光柵的光的（de）衍射和幹涉產生信號，由此測量移動（dòng）量。利（lì）用凹凸形光柵條紋作（zuò）為測量基準，即在反射表麵上製成0.2μm 高的反（fǎn）射（shè）刻（kè）線。在標尺光柵（shān）的前麵放置一（yī）個與標尺光柵刻線周期相同的透射相（xiàng）位光柵作（zuò）為（wéi）掃描掩膜。

      當光波照射到掃描掩膜上，通過衍射分成三（sān）束光強近似的光波、級次為1, 0 和-1。它（tā）們在標尺上的相位光柵被衍射，使光強度的（de）大部分反射在1 和-1 衍射級（jí）光（guāng）束上。這些（xiē）光波在掃描掩膜上的光柵（shān）上再次相遇，重新衍（yǎn）射和幹涉。此時主要生成三個序列的光波，它們以不同的角度離開（kāi）掃描掩膜。光電元件將這些（xiē）光強度轉（zhuǎn）變成電信號。

3 光柵尺（chǐ）常見的故障的處理

      根據光柵尺的工作原理來分析，可（kě）能的故（gù）障可分為以下幾點；光（guāng）柵故障，讀數頭故障（zhàng），連接電纜故障，接收裝置故障等（děng）。在機床中一旦光柵尺出現故障將直接影響（xiǎng）機床的加工精度甚至出現硬件報警使得機床不能運行。遇（yù）到這樣的故障應當怎麽處理呢？

3.1 光（guāng）柵故（gù）障

      在實際應用中（zhōng）為了防止光柵（shān）尺被汙染，我們應經常的檢查尺（chǐ）的密封條確保光柵尺在工作的時候密封條的完好。密封條的（de）主要作用是保護光柵尺（chǐ）不被外界的粉塵和蒸汽汙染。另外，加裝空氣壓縮單元對保護光柵也有很大的好處。加裝壓縮（suō）空氣單元，並保證尺的內腔壓力大於外（wài）部壓力，使得空氣總是從尺的內腔（qiāng）流向外麵，可以彌補密封唇密封效果（guǒ）不好對尺的（de）影響，對保（bǎo）持光柵的清潔有很大（dà）的好處，尤其是在那些工作環境粉塵、冷卻液、油霧比較大的（de）地方。目前常用的海德漢和發格都為光柵尺配備了相應的空氣壓縮單元，合理的使（shǐ）用空氣（qì）壓縮單元可以大大的增（zēng）加尺的使用壽命。

3.2 讀數頭故障

      讀數頭故（gù）障主要是由讀（dú）數頭（tóu）損壞或者（zhě）感光電路工作不正常造成的。讀（dú）數頭是非常精密的（de）電氣元件，安裝不（bú）恰當或者衝（chōng）擊振（zhèn）動都可能造成讀數（shù）頭的損壞。一旦（dàn）出現硬件（如：支撐架、透鏡、發光和感光（guāng）元件）損壞則需（xū）要更換新讀數頭。

此外，還應該注意（yì）的是讀數頭上的透鏡和感光元件（jiàn）同樣很容易受到塵埃和油汙影響（xiǎng）的。所以如在維修的過程中發現光柵尺被汙染在清潔光柵尺的同時也要注意對讀數頭進行清潔。在清潔的過程中應當使用專門的清洗劑，避免對電路或（huò）者其他元件（jiàn）造成的損害。同時也（yě）需要十（shí）分的小心不要造成人（rén）為的損壞。

3.3 連（lián）接（jiē）電纜故（gù）障

      無論光柵尺用於（yú）數控係統還是數顯裝置，都需要大量的電纜進行（háng）信號的傳（chuán）遞。通常我們都會選擇防（fáng）護等（děng）級（jí）較高的信號電纜，如西門子提供的預安裝（zhuāng）電纜等。對於這些電（diàn）纜及連接件如果出現問（wèn）題對係統也會造成一定（dìng）的影（yǐng）響。如電纜斷線，連接件接觸不好或者接頭開焊等。如果判斷是反饋（kuì）線路的問題可以校對反饋電纜，看是否有斷線、混（hún）線或（huò）者（zhě）接地現象。如果發現反饋電纜有明顯的褶皺或者損（sǔn）壞（huài），可以考慮更換電纜，如電纜無明顯損壞跡象則重點檢查各個連接件是否連（lián）接緊（jǐn）固，最後檢查連接插（chā）頭是否有（yǒu）開焊的情況發生，如果有應該恢複線路。

3.4 接收裝置故障

      光柵尺發出（chū）的信號是要通過專門的模塊處理才能被數控係統識別，如果這些用來接收（shōu）信號的模塊自身出現問題也會（huì）造成（chéng）故障的產生。如數控機床中的控製模塊等。在檢查完以上部分以後如故障依然存在可以（yǐ）嚐試（shì）更換數顯表或者控製模塊來排除故障。通常這些部（bù）分都是模塊化（huà）的直接更換起來很（hěn）方便，在實際操作中也可以用來直接判斷故障。除以上介紹（shào）的四點（diǎn）意外還應該注意的是尺的安裝問題（tí）環境溫度等對尺的影響。

4 旋轉編碼器的故障

      旋轉編碼（mǎ）器與光柵尺（chǐ）的（de）工（gōng）作原理基本上相同，隻是他將直線光（guāng）柵改變為圓光柵並且（qiě）和測量電路集成到了一起。使得他的體積更小安裝更便利。由（yóu）於兩者的（de）原（yuán）理是相同的所（suǒ）以在故障產生的（de）原因和處理方（fāng）法上（shàng）也大致相同，值得注意的是由於（yú）旋轉編碼器（qì）的（de）集成化（huà），所以圓形光柵一（yī）旦被汙（wū）染則不能像直線（xiàn）光柵那樣去清潔。有一些可拆卸的編碼（mǎ）器（qì）可以考慮用專用清洗機噴（pēn）拭（shì）裏麵的圓光柵，而對於全封閉的編碼器基（jī）本上隻能更換。

5 結語

      光柵尺和編碼（mǎ）器已經被廣泛的應用與現代自動化（huà）控製的領域（yù）中。用來解決軸（zhóu）的線位移、轉（zhuǎn）速或轉角的監測和控製問題。更多的了解關於光柵（shān）尺編碼器的工作原理對於處理工作中遇到（dào）的問題有（yǒu）著十分（fèn）重要的意（yì）義。在工作中掌握正確的維修技能，即（jí）可以節省故障的修複時間，有利於生產正常進行。又可以節約修理費用，減少不必要的備件處被。還可以鍛煉公司的年（nián）輕維（wéi）修人員，讓他們開（kāi）闊視野，增（zēng）長（zhǎng）見識（shí），提高維修數控機床（chuáng）的技能（néng），增強綜（zōng）合修理能力。