数显卡尺容栅检查仪几种检测基准的选取

　　1前 言

　　数显量具是从 1970 年代发展起来的，最先研制数显卡尺的国家是瑞士和日本。由于容栅测量系统的特点是测量速度快、准确和低成本，故国外厂家都采用容栅测量系统。我国数显量具从 1980 年代开始起步，目前国内数显卡尺也采用容栅位移传感器组成的测量系统，它包括容栅传感器、位移装置和信号数据处理电子电路等部分，其中容栅传感器是由定栅和动栅组成的。影响数显卡尺示值误差的主要因素包括：定栅误差、动栅误差、机械加工件误差等。故容栅误差即动、定栅误差对数显卡尺示值误差影响较大，而定栅精度还易受温度、湿度的变化而变化生产过程中在装配前对动、定栅进行检测是非常必要的。

　　2 容栅检查仪工作原理

　　见图 1，该仪器由手轮、丝杠、导轨、滑动板、基准传感器、传感器用数显表、定栅装夹装置和动栅装夹装置等组成。将被测定栅和基准传感器定尺固定在导轨上，被测动栅和基准传感器动尺固定在导轨的滑动板上，检测时先将容栅系统和数显表同时清零，转动手轮，带动丝杠转动，再通过丝母带动滑动板沿导轨往复直线运动，此时滑动板移动距离同时由容栅和数显表显示出来，再将两显示值进行比较即可判定被测件合格与否。检测时，可选取标准动栅检定栅，也可选标准定栅检动栅。

　　3 几种基准传感器选取对比

　　由于被测定栅的精度为0.01mm/150mm，故仪器精度的高低对容栅检测结果影响很大。通常仪器的精度应为被测件精度的1/3，其中基准传感器精度直接影响仪器的测量精度。容栅检测属直线位移检测，检测基准可以采用光栅尺、磁栅尺、感应同步器、长度编码器等，也有用激光干涉仪直接检测的，表1 中是几种传感器的性能对比。

　　经表 1 的综合分析，由于光栅传感器的综合技术性能优于其余几种，故定栅检查仪所用基准传感器选金属光栅尺比较好。

　　4定栅检查仪结构设计中需注意的问题

　　(1)光栅系统作为检测基准，其安装位置选择关系到整台仪器阿贝误差的大小，仪器设计时考虑到尽量遵守阿贝原则，即将基准传感器安装到被测容栅的延长线上或与容栅尺水平平行的位置上。

　　(2)当仪器外形尺寸过大时，结构设计中光栅尺如采用(1)方法布局，会使仪器过于庞大，此时可将光栅安装在仪器内部，在容栅尺正下方且靠近容栅尺的位置，此时可减小仪器的阿贝误差。

　　(3)因被测件为容栅，为保证容栅传感器的精度，设计定栅装夹装置和动栅装夹装置时，应将动、定栅间隙控制在 0.10～0.15mm 之间。由于定栅是敷铜板制成的，厚度仅为 0.5～0.6mm，设计定栅装夹装置时，为保证动、定栅间保持平行的位移，应将定栅均匀地吸附在导轨上。