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朱 沛等：精密定位光栅尺的研究进展 激《光杂志)2olo年第 3l卷第 1期 LASERJOURNAL(Vo1．31．No．1．2010) · 综合评述 · 精密定位光栅尺的研究进展 朱 沛，张大伟，黄元申，倪争技，庄松林 (上海理工大学，上海 200093) 提要：本文主要简述光栅尺的必威体育精装版发展历程 。介绍 光栅尺的结构和测量原理以及光栅尺 的分类和应用，讨论了光栅尺发展所面临的测 量精度、信号处理及栅距细分、光栅的参考标记和绝对坐标以及光栅的载体和热性能等关键问题，并指出了光栅尺未来 良好的发展趋势。 关键词：精密定位 ；莫尔光栅 ；光栅尺 ；位移榆测 中图分类号：TN24$．1 文献标识码 ：A 文章编号：0253—2743(201O)01—0001—03 Review ontheprecisionpositioninggratingscale ZHUPei，ZHANGDa—wei。HUANGYuna—shen．NIZheng—ji，ZHUANGSong—lin (Universityof~naghaiforScienceandTechnology，Shnaghai200093) Ahstra~ Thelatestdevelopmem of gratingscaleisrenewed．First，thestructureandmeasuringprincipleof gradngscaleare in~ ced，Then the classificationandapplicationofgratingscaleareillustrate4．Furthem~re。severalkeyfactorsof rrreasuremen[accuracy。signalprocessing，thesubdivisionof gratingpitch。thereferencemarkupandabsolutecoordinatesof gratingand~ ting carrierandthermalpropertieswhichpresentedinthedevelopmentof邪 痂唱are de~fibedindetail．ThepateralsodEsc Isthetrend(futuredevelopmentofgratingscale． Keywords：prceisionpositioning ；Moir6grating；g~aling scale；displacementdetcetion 光栅尺精密定位技术是以光栅相对移动所形成的莫尔 栅、标尺光栅 、光电元件和信号处理电路组成 【。信号处理 条纹信号为测量对象，进而实现精密定位的一类技术。莫尔 电路又具有放大、整形和鉴向倍频功能。 条纹 (Moirefringes)：程价值于 1874年由英国物理学家 J【． 通常情况下，除标尺光栅与工作台装在一起随工作台移 Rayleigh 先提出I】．2j，但直到玻璃基板上蒸复镀铬的光刻工 动外，光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装 艺出现，解决了高精度、廉价的光栅刻度尺的制作问题，才使 在一个壳体内，做成一个单独部件固定在机床上。这个部件 光栅尺实用化成为可能。1953年，英国Ferranti公司提出了 称为光栅读数头，其作用是将莫尔条纹的信号转换成所需的 可以在一个莫尔条纹周期实现4倍频细分，并能鉴别移动方 电脉冲信号。 向的4相信号系统 ，这为光栅测量奠定了基础 j。在以后的 2 光栅尺位移测量原理 几十年里，光栅尺的设计和制造技术不断提高，其精密定位 光栅尺在制造时必须保证主光栅和指示光栅的栅线保 能力也不断提高，应用领域也不断拓展。如今 Heidenhain公