光栅尺的工作原理和安装

数显光栅尺通常安装于普通车床、普通铣床、普通磨床等机床上，目的是定位以提高加工，

的好处是实现了随机测量。国内目前常用的数显光栅尺品牌有贵阳新天、深圳信和、东莞万豪等。光栅尺

也用于全闭环控制的数控机床上，这种场合一般常用德国海德汉光栅。

光栅尺位移传感器的介绍

一、位移传感器基本原理

光栅位移传感器的工作原理，是由一对光栅副中的主光栅（即标尺光栅）和副光栅（即指示光栅）进

行相对位移时，在光的干涉与衍射共同作用下产生黑白相间（或明暗相间）的规则条纹图形，称之为莫尔

条纹。经过光电器件转换使黑白（或明暗）相同的条纹转换成正弦波变化的电信号，再经过放大器放大，

整形电路整形后，得到两路相差为

90

度的正弦波或方波，送入光栅数显表计数显示。

二、位移传感器安装方式

光栅线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。

一般将主尺安装在机床的工作台（滑板）上，随机床走刀而动，读数头固定在床身上，尽可能使读数

头安装在主尺的下方。其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。如果由于安装位置限

制必须采用读数头朝上的方式安装时，则必须增加辅助密封装置。另外，一般情况下，读数头应尽量安装

在相对机床静止部件上，

此时输出导线不移动易固定，

而尺身则应安装在相对机床运动的部件上

（如滑板）

。

1

、位移传感器安装基面

安装光栅线位移传感器时，不能直接将传感器安装在粗糙不平的机床身上，更不能安装在打底涂漆的

机床身上。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（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，

读数头与尺身之间的间距为

1~1.5mm

左右。

2

、位移传感器主尺安装

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，用一个卡子卡住尺身中点（或几点）。

（3）不能安装卡子时，用玻璃胶粘住光栅尺身，使基尺与主尺固定好。3、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。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

、位移传感器限位装置

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

、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。

在机床上选取一个参考位置，来回移动工作点至该选取的位置。数显表读数应相同（或回零）。另外

也可使用千分表（或百分表），使千分表与数显表同时调至零（或记忆起始数据），往返多次后回到初始

位置，观察数显表与千分表的数据是否一致。

通过以上工作，光栅传感器的安装就完成了。但对于一般的机床加工环境来讲，铁屑、切削液及油污

较多。因此，光栅传感器应附带加装护罩，护罩的设计是按照光栅传感器的外形截面放大留一定的空间尺

寸确定，护罩通常采用橡皮密封，使其具备一定的防水防油能力。

三、位移传感器使用注意事项

（1）光栅传感器与数显表插头座插拔时应关闭电源后进行。

（2）尽可能外加保护罩，并及时清理溅落在尺上的切屑和油液，严格防止任何异物进入光栅传感器壳

体内部。

（3）定期检查各安装联接螺钉是否松动。

（4）

为延长防尘密封条的寿命，

可在密封条上均匀涂上一薄层硅油，

注意勿溅落在玻璃光栅刻划面上。

（5）为保证光栅传感器使用的可靠性，可每隔一定时间用乙醇混合液（各50%）清洗擦拭光栅尺面

及指示光栅面，保持玻璃光栅尺面清洁。

（6）光栅传感器严禁剧烈震动及摔打，以免破坏光栅尺，如光栅尺断裂，光栅传感器即失效了。

（7）不要自行拆开光栅传感器，更不能任意改动主栅尺与副栅尺的相对间距，否则一方面可能破坏光

栅传感器的；另一方面还可能造成主栅尺与副栅尺的相对摩擦，损坏铬层也就损坏了栅线，以而造成

光栅尺报废。

（8）应注意防止油污及水污染光栅尺面，以免破坏光栅尺线条纹分布，引起测量误差。

（9）

光栅传感器应尽量避免在有严重腐蚀作用的环境中工作，以免腐蚀光栅铬层及表面，破坏光栅

尺质量。