单场扫描技术是指以直线光栅尺作为位置测量仪器的技术。被
广泛地应用在机床、传送设备、工业自
动化和测量检测设备领域。
扫描原理
直线光栅尺和测量设备一
样采用光电扫描原理，对载有细微栅绂的光栅标尺
进行扫描。扫描方法的优劣决定输出信号的质量，
并进一步决定光栅尺的定位精度和最大运动速度。光学系统的特性决定了它易受各类污染的影响。通
过在封闭式直线光栅尺上采用单场扫描原理，海德
汉成功地将直线光栅R的上述两个性能大幅提高。
为了更清楚地解释单场扫描的优点．下面将把单场
扫描和传统的四场扫描作个对比：
在IS系列直线
光栅尺所采用的成
像式扫描方法中，
光栅标尺与带有类
似或相同光栅结掏
的扫描掩膜作相对
运动。穿过标尺与
掩膜光线的明暗程
度按标尺与掩膜相
对位置的不同而有
规律地变化：当标
尺与掩膜的空隙吻
合时，光线得以穿
过；当栅线与空隙
重合时没有光线穿
过。感光元件将光
强的变化转变为电
子信号。
4．单场扫描的信号生成
扫描掩膜带一个大尺寸光栅，其栅距与光栅标
尺的栅距略有不同。由此在扫描掩膜光栅全长上会
产生明暗交替的现象；某些地方栅线与栅线重叠．
光线可以通过；某些地方姗线与空隙重叠，光线无
法通过 而在这两者之间，空隙部分被遮挡。这起
到了光学过滤的作用，使得产生均匀的高正弦性信
号成为可能。特制的栅状感光元件取代了独立感光
元件，生成四个相位差为90咱g扫描信号。
单场扫描的优势
1．对污染干扰不敏感。
覆盖光栅标尺全宽的大尺寸扫描区以及交替重
复出现的栅状扫描区使得采用单场扫描原理的测量
设备对污染的干扰特别不敏感。污染试验已经证实
了这一点；即便在有大面积污染干扰时．测量设备
仍能提供高质量的测量信号。位置误差远低于测量
设备标定精度等级所对应的误差值。
与四场扫描相比，采用单场扫描可以在某些场
合，避免完全无信号输出现象的出现。
2．运行速度。
封闭式光栅尺的允许运行速度主要取决于以下
因素的影响：机械允许速度、电子允许速度
激光切割机床，直接驱动设备通常要求光栅有
较高的运行速度。
3．机械特性
封闭式光栅尺的密封条工作时摩擦特别小。这
使得光栅有可能在保持低磨损前提下高速运行。
4．电器特性
单场扫描的信号质量高而且稳定性好。输出信号幅值受光栅运行速度影响小。这保证了光栅在高
速运行时输出信号的稳定，利于信号的细分。
单场扫描因为有特殊的光学过滤和大面积扫描
区．产生的信号正弦性好，稳定性高。这显著减少
了一个信号周期内的位置误差。示波器的 y显
示模式下可明显地看到单场扫描的这个优点，单场扫描光栅尺的输出信号拥有更好的圆度
和更小的信号噪声
而这意味着更高的定位精度和更佳的控制品
质。对直线电机而言，配备了单场扫描光栅尺后，
速度控制可以做的更好，更为平顺
光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。
例如，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。
扩展资料
光栅尺输出信号是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的丈量来测出移动的相对位移。计数器所计数乘以光栅距即为直线电机所走的位移。
输出信号是相位角相差90o时，方向为正，反之为负。Z信号作为校准信号以消除累积误差。在A信号怕下降沿采集B信号，就可判定出运动方向。
当A信号的上升沿及下降沿均比B信号超前1/4W，在A信号下降沿采集的B信号为“1”，此时为正向运动；A信号的上升沿及下降沿均比B信号滞后1/4W，在A信号下降沿采集到的B信号为“0”，此时为反向运动。
根据采集到的运动信号方向和A信号变化的周期数用计数器进行计数（正向计数或逆向计数），就可测算出总位移。
百度百科-光栅尺
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