光栅尺位移传感器的工作原理、分类及应用

光栅尺位移传感器，也称光栅尺、光栅尺传感器，是利用莫尔条纹的光学原理，对物体位置移动的测量反馈装置。通过检测莫尔条纹个数，来“读取”光栅刻度，然后再根据驱动电路的作用，计算出物体的位移和速度。

（莫尔条纹原理：是两条线或两个物体之间，以恒定的角度和频率发生干涉的视觉结果。当人眼无法分辨这两条线或两个物体时，只能看到干涉的花纹，这种光学现象中的花纹就是莫尔条纹。）莫尔条纹应用最广泛的领域是光栅位移测量，根据莫尔条纹原理可以实现直线位移和角位移的静态、动态测量，基于莫尔条纹数量与位移的关系实现精密位移测量，能够满足接触、非接触、小量程、大量程、一维、多维等各种需求的测量与控制反馈，广泛应用在程控、数控机床和三坐标测量机、精密测量与定位、超精密加工、微电子IC制造、地震预测、质量检测、纳米材料、机器人、微机电系统MEMS(Microelectro Mechanical Systems)、振动检测等众多领域。一、光栅尺位移传感器的分类

光栅尺位移传感器按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅、反射光栅两大类。1、透射光栅指光源与接收装置分别放置在光栅尺的两侧，通过接收光栅尺透过来的衍射光变化来反应位置变化。比较通用的是玻璃光栅。.

2、反射光栅指光源与接收装置安装在光栅尺的同一侧，通过接收光栅尺反射回来的衍射光变化来反应位置变化。比较通用的有钢带光栅和玻璃光栅。.

二、光栅尺位移传感器的结构光栅尺位移传感器是由标尺光栅、光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。光栅尺位移传感器的结构图如下：

三、光栅尺位移传感器的光栅检测光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。光栅读数头结构形式很多，根据读数头结构特点和使用场合，分为直接接收式读数头(或称硅光电池读数头、镜像式读数头、分光镜式读数头、金属光栅反射式读数头。

四、光栅尺位移传感器的工作原理当指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度，来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带，从而便形成了我们所见到的尔条纹。

五、莫尔条纹以透射光栅为例，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。

六、光栅尺位移传感器的安装光栅尺线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。1、光栅尺线位移传感器的安装基面光栅主尺及读数头分别安装在机床相对运动的两个部件上。用千分表检查机床工作台的主尺安装面、与导轨运动的方向平行度。千分表固定在床身上，移动工作台，要求达到平行度为0.1mm/1000mm以内。如果不能达到这个要求，则需设计加工一件光栅尺基座。基座要求做到：(1)应加一根与光栅尺尺身长度相等的基座（最好基座长出光栅尺50mm左右）。(2)该基座通过铣、磨工序加工，保证其平面平行度0.1mm/1000mm以内。另外，还需加工一件与尺身基座等高的读数头基座。读数头的基座与尺身的基座总共误差不得大于±0.2mm。安装时，调整读数头位置，达到读数头与光栅尺尺身的平行度为0.1mm左右，读数头与光栅尺尺身之间的间距为1-1.5mm左右。

2、光栅尺线位移传感器的主尺安装将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上，但不要上紧，把千分表固定在床身上，移动工作台（主尺与工作台同时移动）。用千分表测量主尺平面与机床导轨运动方向的平行度，调整主尺M4螺钉位置，使主尺平行度满足0.1mm/1000mm以内时，把M2螺钉彻底上紧。在安装光栅主尺时，应注意如下三点：(1) 在装主尺时，如安装超过1.5M以上的光栅时，不能象桥梁式只安装两端头，尚需在整个主尺尺身中有支撑。(2)在有基座情况下安装好后，最好用一个卡子卡住尺身中点（或几点）。(3)不能安装卡子时，最好用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。3、光栅尺线位移传感器读数头的安装在安装读数头时，首先应保证读数头的基面达到安装要求，然后再安装读数头，其安装方法与主尺相似。最后调整读数头，使读数头与光栅主尺平行度保证在0.1mm之内，其读数头与主尺的间隙控制在1-1.5mm以内。4、光栅尺线位移传感器的限位装置光栅线位移传感器全部安装完以后，一定要在机床导轨上安装限位装置，以免机床加工产品移动时，读数头冲撞到主尺两端，从而损坏光栅尺。另外，用户在选购光栅线位移传感器时，应尽量选用超出机床加工尺寸100mm左右的光栅尺，以留有余量。5、光栅尺线位移传感器检查光栅线位移传感器安装完毕后，可接通数显表，移动工作台，观察数显表计数是否正常。

2023-28年光栅尺位移传感器行业市场深度调研及投资前景分析报告

光栅尺（光栅尺位移传感器）市场发展前景广阔 数控机床是其主要需求端

　　光栅尺，又称光栅尺位移传感器、光栅尺传感器，是一种高精度的直线位移传感器，主要由光栅编码器、读数头、聚光镜、标尺光栅、指示光栅等光敏元件组成。光栅尺具有精度高、稳定性好、密封性强、测量速度快、应用范围广、操作便捷性好等优点，可广泛用于半导体、机床、冶金、印刷、航空航天等高精密加工与位移测量领域。

　　机床是光栅尺主要应用领域，在该领域，其主要用于数控机床的闭环伺服系统中，通过测量机床刀具和工件的坐标来跟踪与观察误差，起到保障机床走刀精度、减少运动误差发生几率作用。当前在国内数控机床市场不断发展背景下，光栅尺需求持续增加，行业展现出良好发展前景。

　　根据新思界产业研究中心发布的

　　光栅尺类型多样，根据结构不同，光栅尺可分为敞开式光栅尺与封闭式光栅尺；根据测量对象不同，其可分为测量长度的直线光栅尺与测量角度的旋转光栅尺；根据光学成像方式不同，其可分为透射型光栅尺和反射型光栅尺。

　　我国光栅尺行业起步时间较晚，长期以来，国内市场一直由国际企业占据主导地位，国产化水平较低。国际企业主要包括德国HEIDENHAIN、德国TRelectronic、德国SICK西克、德国倍加福、英国雷尼绍、西班牙蒙德拉贡集团、日本三丰等。

　　但近年来，在光栅尺市场需求增长驱动下，我国入局该领域的企业数量正持续增加，叠加本土企业不断突破关键技术，国内市场国产化水平正持续提升。我国光栅尺生产企业主要有长春禹衡光学、长春科创光学、上海绩伟测量、广东光栅数显、沧州长光光栅传感、广州诺信数字测控、东莞精量测控设备、广州信诺光栅数显、吉林三晟传感、江苏金波光能等。

　　新思界行业分析 人士表示，经过近些年发展，我国光栅尺市场已出现多家领先企业，如长春禹衡光学、广州诺信数字测控等。其中长春禹衡光学是国内最早进入光栅尺市场的企业之一，目前已成长为光栅尺行业具备较强研发实力与规模化量产能力的龙头企业。

2023-2028年光栅尺（光栅尺位移传感器）行业市场深度调研及投资前景预测分析报告

报告目录：新思界

第四节 竞争组群第五节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业竞争趋势第六节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业竞争策略分析第六章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业进出口分析 第一节 出口分析一、我国光栅尺（光栅尺位移传感器）行业出口量及增长情况二、光栅尺（光栅尺位移传感器）行业主要海外市场分布状况三、经营海外市场的主要光栅尺（光栅尺位移传感器）品牌分析第二节 进口分析一、我国光栅尺（光栅尺位移传感器）行业进口量及增长情况二、光栅尺（光栅尺位移传感器）行业进口产品主要品牌分析第七章 光栅尺（光栅尺位移传感器）上游行业分析 第一节 上游行业发展状况第二节 上游行业市场集中度第三节 上游行业发展趋势第四节 上游行业市场动态及对光栅尺（光栅尺位移传感器）x的影响分析第八章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业用户分析 第一节 用户认知程度第二节 用户关注因素一、功能二、产品质量三、价格四、产品设计第三节 用户其它特性第九章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业渠道分析 第一节 渠道对光栅尺（光栅尺位移传感器）行业的影响第二节 渠道格局第三节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业销售渠道要素对比第四节 主要企业渠道策略研究第五节 各区域市场主要代理商情况第十章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业替代品分析 第一节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业替代品种类第二节 替代品对光栅尺（光栅尺位移传感器）行业的影响第三节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业替代品发展趋势第十一章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业互补品分析 第一节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业互补品种类第二节 互补品对光栅尺（光栅尺位移传感器）行业的影响第三节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业互补品发展趋势第十二章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业品牌分析 第一节 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业品牌总体情况第二节 品牌传播第三节 品牌美誉度第四节 代理商对品牌的选择情况第五节 主要城市对光栅尺（光栅尺位移传感器）行业主要品牌的认知水平第六节 广告策略分析第十三章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业主导驱动因素 第一节 国家政策导向第二节 相关行业发展第三节 行业技术发展第四节 社会需求的变化第十四章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业竞争成功的关键因素 第一节 品牌因素第二节 价格因素第三节 产品差异化第四节 服务因素第五节 渠道建设与管理第十五章 光栅尺（光栅尺位移传感器）行业重点企业分析 第一节 公司一一、企业简介二、企业运营状况三、企业财务指标四、企业竞争力评价第二节 公司二一、企业简介二、企业运营状况

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