1 柵式測量係（xì）統（tǒng）的介紹

      從上個世紀50 年代到70 年代柵式測量係統從感應同步器發展到光柵、磁柵、容（róng）柵（shān）和球柵，這5 種測量係統都是將一個柵距周期內（nèi）的絕對式測量和周期外的（de）增（zēng）量式測量結合了起來（lái），測量單位不是像激光一樣的是光波波長，而是通用的米製(或英製)標尺。它們有各自的優勢，相（xiàng）互補充，在競爭中（zhōng）都得到了發展。由於光柵測量係（xì）統的綜合技術性能優於其他4 種，而且製造費用又比感應同步器、磁柵、球柵低，因（yīn）此光柵發展得最快，技術性能最高，市場占（zhàn）有率最高，產業最大。

2 當今（jīn）采用的光電掃描原理及其產品係（xì）列（liè）

      光柵根據形成莫爾條紋的原（yuán）理不同分為幾何光柵（shān）(幅值光柵)和衍射光柵(相位光柵)，又可根據光路（lù）的不同分為透射光柵和反射光柵。大多數海德漢光柵尺是（shì）按照（zhào）光電掃描原理工（gōng）作的（de）。光電（diàn）掃描（miáo）為無接觸的，從而沒有磨損。它能掃描數微（wēi）米寬的最精細的（de）刻線，並能產生很小信號（hào）周期的輸出信號。現將海德漢封閉式光柵尺所采用的2 種測量原理（lǐ）介紹如（rú）下。

2.1 成像測（cè）量原理

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

      如果平行（háng）光束通過一個光柵，則（zé）在一定的距離（lí）內投影成明/暗區。由於有相同刻線周期的相對光柵，當兩個光柵相對運動時，則通過（guò）的光線被調製：如果空隙重（chóng）疊，則光線通過；如果刻（kè）線位於空隙上，則是陰影。光（guāng）電元件將這些光強變換成正弦形的電信號。掃描掩膜上（shàng）特殊形式的光柵將光電流進行濾波，使其產生近似正弦形（xíng）的輸出信號。光柵尺的光電掃描是非接觸（chù）的，因此無摩擦。這種光（guāng）電掃描方法能（néng）檢測到非常細的線條，而（ér）且能生成信號（hào）周期很小的輸出信號。

2.2 幹涉（shè）測量原理

      幹涉測量原理的光柵（shān）尺是利用（yòng）精細刻線光柵的光（guāng）的衍（yǎn）射和幹涉產生信號，由此測量移動量。利用凹凸形光柵條紋作為測量基準，即（jí）在反射表麵上製（zhì）成0.2μm 高的反射刻線。在標尺光柵的前麵放置一個與（yǔ）標尺光柵刻線周期相同的透射相位光柵作為掃描掩膜。

      當光波照射到掃描掩膜上，通（tōng）過衍射分（fèn）成三束光強近似（sì）的光波、級次為1, 0 和-1。它們在（zài）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（hé）-1 衍射級光束（shù）上。這些光波在掃描掩膜上的光柵上再（zài）次相遇，重（chóng）新衍射和幹涉。此時（shí）主要生成三個序列的光波，它們（men）以不同的角度離開掃描（miáo）掩膜。光（guāng）電元件將這些光強（qiáng）度轉變成電信號（hào）。

3 光柵尺常見的故障的處理

      根據光（guāng）柵尺的工作原理來分（fèn）析，可（kě）能的故障可分為以下幾點；光柵故障，讀數（shù）頭故障，連接電纜故障，接收裝置故障等。在機床中一旦光柵尺出現（xiàn）故障將直接影響機床的加工精度甚（shèn）至出現（xiàn）硬件報警使得機床不（bú）能運行。遇到這樣的（de）故障應當（dāng）怎麽處理呢？

3.1 光柵（shān）故障（zhàng）

      在實際應用中為了防止光柵（shān）尺（chǐ）被汙染，我們應（yīng）經常的檢查尺的密封條（tiáo）確保光柵尺在工作的時候密封條的完好。密封條的主要作用是保護光柵尺不被外（wài）界的（de）粉塵（chén）和蒸汽（qì）汙染。另外，加裝空（kōng）氣壓（yā）縮單元對保護光柵也有很（hěn）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部壓力，使得空氣（qì）總（zǒng）是從尺的內腔流向（xiàng）外麵，可以彌補密封唇密封效（xiào）果不好（hǎo）對尺的影（yǐng）響，對保持（chí）光（guāng）柵的清潔有（yǒu）很大的（de）好處（chù），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，合理的使用空氣壓縮單元可以大大（dà）的（de）增（zēng）加尺的使用壽命。

3.2 讀數頭故障

      讀（dú）數頭故障主要是由讀數頭損壞（huài）或者感光電路工（gōng）作不（bú）正常造（zào）成的。讀數頭是非常精密的電氣元（yuán）件，安裝不恰當或者衝擊振動都可能造（zào）成讀數頭的損壞。一旦出現硬件（如：支撐架、透鏡（jìng）、發光和感光元件）損壞則（zé）需要更換新讀數頭。

此外，還應該注（zhù）意的是讀（dú）數頭（tóu）上的透鏡和感光元件同樣很容（róng）易受到塵埃和油汙影（yǐng）響的。所以如在維修的過程中發現光柵尺被汙染在清潔光柵尺（chǐ）的同時也要注意對讀數頭進行清潔。在清潔的過程（chéng）中應當（dāng）使用專門的清洗劑，避免對電路或者其他元件造成的損害。同時也需（xū）要十分的小心（xīn）不要造（zào）成人為（wéi）的損壞。

3.3 連接電纜故障

      無論光（guāng）柵尺用於數控係統還是數顯裝置，都需要（yào）大量的電纜進行信號的傳遞。通常我們都會選擇（zé）防護等級較高的信號電纜，如西門子提供的（de）預安裝電纜等。對於這些電纜及連接件如果出現問題對係統也會造成一定的影（yǐng）響。如電纜斷線，連接件接觸（chù）不好或者接頭開焊等。如果判斷是反饋線路的問題可以校對反饋電纜（lǎn），看是否有斷（duàn）線、混線或（huò）者接地現象。如（rú）果發現反饋電纜有明顯的褶皺或者損壞，可以考（kǎo）慮更換（huàn）電纜，如電纜無明顯損壞跡象（xiàng）則（zé）重點檢查各個連接件是否（fǒu）連接緊固，最後檢查連接插頭（tóu）是（shì）否有開焊的情況發生，如果有應該恢複線路。

3.4 接收裝置故障

      光柵尺發出的信號是要通過專（zhuān）門（mén）的模塊處理才能（néng）被數控係統識別，如果（guǒ）這些用來接收信號的模塊自身出現（xiàn）問題也會造成故障的產生。如數控機床中的控製模塊等（děng）。在檢查完以（yǐ）上部分以後如故障依然存在可（kě）以（yǐ）嚐試更換數顯（xiǎn）表或者控製（zhì）模塊來排除故障。通常這些部分都是模塊化的直接更換起來很方便，在實際操作中也可以用來直接判斷故障。除以上介紹（shào）的（de）四點意外還應該注意的是尺的安裝問題環境（jìng）溫度等對尺的影響。

4 旋轉編碼器的故障（zhàng）

      旋轉編碼器與光柵尺的工作原理基本上相同（tóng），隻是他將（jiāng）直線光柵改（gǎi）變為圓光柵並且和測（cè）量電路集成到了一起。使得他的體積更小安裝更便利。由於兩者的（de）原（yuán）理（lǐ）是相同的所以在故障產生（shēng）的原因和處理方法上也大致相同，值得注意的是由於旋轉編碼器的集成化，所以圓形光柵一旦被汙染則不能像直線光柵那樣去清潔。有一些可拆卸的編碼器可以考慮用專用清洗機噴拭裏麵的圓光柵，而對於全封閉的編碼器基本上隻能更換。

5 結語

      光柵尺和編碼器（qì）已經被廣泛的應用與（yǔ）現代（dài）自動化控（kòng）製的領域中。用來解決軸的線（xiàn）位移（yí）、轉速或轉角的（de）監測和控製問題（tí）。更多的了解關於光柵尺（chǐ）編碼器的工作原理對於處理工（gōng）作中（zhōng）遇到的問（wèn）題有著十分重（chóng）要的意義。在工作中掌握正確的（de）維修技能，即可以（yǐ）節省故障的修（xiū）複（fù）時（shí）間（jiān），有利於生產正常進行（háng）。又可以節約修理費用，減少不必要的備件處被。還可以（yǐ）鍛煉公司的年輕維修人員，讓他們開闊視野，增長見識，提高維修數（shù）控機床的技能，增強綜合修理能力。