一、光柵尺的組成結構

光柵尺是(shi)由(you)標尺光(guang)(guang)柵(zha)和光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭兩部分組(zu)成(cheng)，標尺光(guang)(guang)柵(zha)一般固定在(zai)機床活動部件(jian)上，光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭裝在(zai)機床固定部件(jian)上，指示光(guang)(guang)柵(zha)裝在(zai)光(guang)(guang)柵(zha)讀數頭中。

光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)檢測裝置(zhi)的(de)關(guan)鍵部(bu)分(fen)是光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)，它由光(guang)(guang)(guang)源、會聚透鏡(jing)、指示光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)、光(guang)(guang)(guang)電(dian)元件(jian)及調整機構(gou)等(deng)組成。光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)結構(gou)形式(shi)很多，根(gen)據讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)結構(gou)特點和使用(yong)場(chang)合分(fen)為(wei)直接接收式(shi)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)（或稱硅光(guang)(guang)(guang)電(dian)池讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)、鏡(jing)像式(shi)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)、分(fen)光(guang)(guang)(guang)鏡(jing)式(shi)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)、金屬(shu)光(guang)(guang)(guang)柵(zha)(zha)反射式(shi)讀數(shu)(shu)頭(tou)(tou)）。

二、光柵尺的工作原理

常見光柵尺的(de)(de)(de)工作原理都是根據物理上莫爾(er)(er)條(tiao)紋(wen)的(de)(de)(de)形成(cheng)原理進(jin)行(xing)工作的(de)(de)(de)。當使指(zhi)示光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)上的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)與標尺(chi)(chi)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)上的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)成(cheng)一角度來放(fang)置兩光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)(chi)時，必(bi)然會造成(cheng)兩光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)(chi)上的(de)(de)(de)線(xian)(xian)紋(wen)互相交(jiao)義。在光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)源(yuan)的(de)(de)(de)照(zhao)射下(xia)，交(jiao)叉(cha)點近旁的(de)(de)(de)小(xiao)區域(yu)(yu)(yu)內(nei)由于黑(hei)色線(xian)(xian)紋(wen)重(zhong)疊，因(yin)而遮光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)最(zui)小(xiao)，擋光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)效應最(zui)弱(ruo)，光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)的(de)(de)(de)累積(ji)作用使得(de)這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)區域(yu)(yu)(yu)出現(xian)亮(liang)帶(dai)(dai)。相反(fan)，距(ju)交(jiao)叉(cha)點較(jiao)遠的(de)(de)(de)區域(yu)(yu)(yu)，因(yin)兩光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)尺(chi)(chi)不透明的(de)(de)(de)黑(hei)色線(xian)(xian)紋(wen)的(de)(de)(de)重(zhong)疊部分(fen)變得(de)越來越少(shao)，不透明區域(yu)(yu)(yu)面積(ji)逐漸(jian)變大(da)，即遮光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)面積(ji)逐漸(jian)變大(da)，使得(de)擋光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)效應變強，只有(you)(you)較(jiao)少(shao)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)線(xian)(xian)能通(tong)過這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)區域(yu)(yu)(yu)透過光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)，使這(zhe)(zhe)(zhe)個(ge)(ge)區域(yu)(yu)(yu)出現(xian)暗帶(dai)(dai)。這(zhe)(zhe)(zhe)些(xie)與光(guang)(guang)(guang)(guang)(guang)柵(zha)線(xian)(xian)紋(wen)幾(ji)乎垂(chui)直，相間出現(xian)的(de)(de)(de)亮(liang)、暗帶(dai)(dai)就是莫爾(er)(er)條(tiao)紋(wen)。莫爾(er)(er)條(tiao)紋(wen)具(ju)有(you)(you)以下(xia)性(xing)質：

1、當(dang)用平行光束照射光柵時，透過莫爾條(tiao)紋的光強度分布近似于余弦函數(shu)。

2、若用W表示莫爾條紋(wen)(wen)的(de)寬度，d表示光(guang)柵的(de)柵距，θ表示兩光(guang)柵尺線(xian)紋(wen)(wen)的(de)夾角，則(ze)它們之間的(de)幾何(he)關(guan)系為W-d/sin當角很小時(shi)，上式(shi)可近似寫W=d/θ。

若取(qu)d=0.01mm，θ=0.01rad，則由上式可得W=1mm。這說明(ming)，無需復(fu)雜的(de)(de)光(guang)學系統和電子系統，利用(yong)光(guang)的(de)(de)干(gan)涉現象，就能(neng)把光(guang)柵(zha)的(de)(de)柵(zha)距轉換(huan)成(cheng)放(fang)大(da)100倍的(de)(de)莫爾條紋的(de)(de)寬(kuan)度。這種放(fang)大(da)作用(yong)是光(guang)柵(zha)的(de)(de)一個重要特(te)點。

3、由(you)于莫爾條紋(wen)(wen)是由(you)若干條光柵(zha)(zha)線(xian)紋(wen)(wen)共同干涉形成(cheng)的，所以莫爾條紋(wen)(wen)對(dui)光柵(zha)(zha)個別線(xian)紋(wen)(wen)之(zhi)間的柵(zha)(zha)距(ju)誤差具有平均效應，能消除光柵(zha)(zha)柵(zha)(zha)距(ju)不均勻所造成(cheng)的影響(xiang)。

4、莫爾(er)條紋(wen)的(de)(de)移動(dong)與兩光柵(zha)尺之(zhi)間的(de)(de)相(xiang)對移動(dong)相(xiang)對應(ying)。兩光柵(zha)尺相(xiang)對移動(dong)一個(ge)柵(zha)距(ju)d，莫爾(er)條紋(wen)便相(xiang)應(ying)移動(dong)一個(ge)莫爾(er)條紋(wen)寬度W，其方向(xiang)與兩光柵(zha)尺相(xiang)對移動(dong)的(de)(de)方向(xiang)垂直，且當兩光柵(zha)尺相(xiang)對移動(dong)的(de)(de)方向(xiang)改(gai)變(bian)時，莫爾(er)條紋(wen)移動(dong)的(de)(de)方向(xiang)也隨(sui)之(zhi)改(gai)變(bian)。