光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，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

概述

　　光栅尺在现代工业的贡献也是非常巨大的，不仅仅将现在加工进一步完善，更重要的是提高了现在加工时的工作效率。在现在中国加工业、制造业越来越成熟，对加工的越来越高的时候，在各种机床上，例如：铣床、磨床、车床、线切割、电火花等机床上都可以安装光栅尺，其工作环境要求相对来说不是很苛刻，对操作者的使用来说也十分简单。

　　在这里需要说明的是，光栅尺只是一个反应装置，它可以将位移量和位移方向通过信号输出的方式反馈出来，但它不能直接显示出来，它还需要一个显示装置，我们简称它为数显显示箱，也称数显表。只有当光栅尺和数显表连接在一起的时候，才能正常的将数值反应给每一位操作者，因而，我们对于光栅尺的使用上面，还是要多了解，如果不是很的人员，需要知道一些性的知识，才能单独使用光栅尺作为反馈装置使用。

装置结构

　　光栅尺位移传感器是有标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床活动部件上，光栅读数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。  

工作原理

1、光栅测量

滚动式光栅线位移传感器由铝型材、光栅尺、安装端盖、读数头和信号电缆（带插头）等部分组成。光栅尺（标尺）固定在铝型材壳体中，安装端盖分别固定在壳体的两端，组成以光栅为基准的测量体。读数头由四裂相指示光栅、光源板、接收板、整形（匹配）板和电缆组成。指示光栅座的侧面装有三只滚珠轴承，指示光栅和光栅的间隙由其定位保证。指示光栅座的上部装有二只滚轴承。当读数头和光栅作相对运动时，指示光栅座始终贴在光栅的刻划面和顶部，装在指示光栅两侧的光源和接收板，分别作为光源和光闸莫尔条纹的接收。该光电信号经数显箱处理为位移数字。这样就完成了光栅对线位移的测量。为便于数显表（箱）的处理，在传感器中，还把莫尔条纹的光电信号经整形（匹配）处理后再由信号电缆输入。

简而言之，滚动式光栅线位移式传感器是由装有光栅尺的壳体和带有信号电缆的读数头二部分组成。

2、光电转换

滚动式光栅线位移传感器采用四裂相指示光栅，因此有四组发光、接收系统，零位
窗另有独立的发光、接收系统，均取红外二极管和光电三极管作为发光、接收器件。

光源由此5VDC经限流电阻供给发光二极管。其工作电流恒定，保证接收信号的稳定。

3、零窗信号

滚动光栅线位移传感器带有一个零位（参考）窗。当读数头通过标尺上此标记处时，读数头输出1个正脉冲，止脉冲（信号）输入数显表（箱），由它来处理，以获得光栅测量的坐标定位，具体功能视数显表（箱）而定。

安装指导

　　光栅尺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）。

安装基面

　　安装光栅尺位移传感器时，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，读数头与光栅尺尺身之间的间距为1~1.5mm左右。

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。

读数头安装

　　在安装读数头时，如果发现安装条件非常的有限，可以考虑使用附件，如角铝、直板，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。后调整读数头，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。安装完毕后，可以用大拇指接触读数头与光栅尺尺身表面是否平滑、平整。

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。

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，光栅尺线位移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，传感器应附带加装护罩，护罩的设计是按照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。

注意事项

　　（1）光栅尺位移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尺传感器壳体内部。

　　（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） 为保证光栅尺位移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） 光栅尺位移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，光栅尺传感器即失效了。

　　（7） 不要自行拆开光栅尺位移传感器，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尺传感器的；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） 光栅尺位移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光栅尺表面，破坏光栅尺质量。