磁栅尺应用技术揭秘
磁栅尺介绍
目前,直线电机被广泛应用于机床加工、激光切割、机器人等高精度、高速度的自动控制系统中。磁栅尺读数头和光栅尺作为直线电机的眼睛,可以精确反馈直线电机的运动位置,其中,磁栅尺读数头以其可靠性高,成本低等优势正在逐步取代光栅尺在精度1um以上场合的应用。
作为自动化设备领域里不多见的精密位移检测方案,磁栅尺使用广泛,尤其适用于检测行程长、测量精度要求高、工况复杂的大型机床。磁栅尺安装方便,抗干扰能力强,抗冲击性强,不易受到振动、粉尘、水垢、油污等影响,耐高温和耐低温性能也较为突出。
磁栅尺基本组成与原理
磁栅尺主要由两个部分组成,磁栅尺和读磁头。
磁栅尺
磁栅尺是磁栅尺位移传感器的重要组成结构,为传感器位移测量与位置定位提供检测的基准参照。磁尺由非导磁不锈钢带、导磁材料、保护层组成。
磁栅尺利用与录音技术相似的方法,通过录磁头在磁性尺上录制出间隔严格相等的磁波(磁极呈N-S-N-S-N-S-N-S顺序交叉排列)这一过程称为录磁。已录制好磁波的磁性尺称为磁栅尺。磁栅尺上相邻栅波的间隔距离称为磁栅的波长,又称为磁栅的节距(栅距),常用有1+1,2+2,5+5mm的栅距。
垂直于磁条平面交替充磁(据说可抵御外部磁界干扰):
平行于磁条平面交替充磁:
读磁头及工作原理
读磁头是进行磁-电转换的转换装置,它把记录在磁栅尺上磁场信号转换为电信号输送到检测电路中,实现位移测量或者位置定位。读磁头是磁栅尺位移传感器的关键组件,主要有信号采集和信号转换输出组成,读磁头与磁尺通过非接触式安装进行读取,安装距离为0.1-1mm。读磁头通过在磁栅尺上进行直线线性运动,运动过程中磁栅头里面微传的磁阻芯片VCP1611/VCP1615能够将磁场变化转化为模拟量信号输出(图1),模拟信号再通过插补细分器进行信号调节和倍频,然后再经过一个差分线型驱动芯片对外输出(图2)。
磁阻VCP1611每经过磁栅尺一个N/S极输出一个完整正余弦波信号(图1)
磁栅尺读书头信号处理后ABZ输出(图2供参考)
读数头--磁阻芯片
磁栅尺可以被广泛应用在需要测量长度、角度和位置的各种场合中,例如大型机床、专用设备、航空航天、汽车制造、电子工业等领域。磁栅尺具有反应速度快、耐受震动、易维护等特点。同时,它也是一种非接触式的测量方式,不需要接触式的元件,避免了测量中的摩擦和磨损。
微传磁阻芯片VCP1611/1615是一款高性能、高精度、高可靠性的磁阻芯片,具有优异的抗干扰性能和适应性,是许多磁栅读数头厂家的理想选择,VCP1611适用于2+2磁栅尺双向重复精度可达1--2um,VCP1615适用于5+5磁栅尺重复精度可达5--10um。
激光干涉仪测试重复精度数据
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