ELAP PM2S-50-5K-M12光柵尺是一款基于光學莫爾條紋原理實現高精度位移測量的傳感器，其工作原理可分為光學成像、信號轉換與處理、位移計算三個核心環節。以下結合其技術特性進行詳細解析：

一、光學成像：莫爾條紋的生成與特性

光柵副結構

標尺光柵（主光柵）：鍍膜玻璃材質，表面刻有等間距（柵距W=0.02mm）的明暗條紋，固定于機床導軌。

指示光柵（副光柵）：安裝于讀數頭內，與標尺光柵保持微小夾角θ（通?！?.1°），形成莫爾條紋的關鍵結構。

莫爾條紋形成

當兩光柵發生相對位移時，刻線交叉區域因光強疊加產生明暗相間的條紋，其寬度BH=W/θ（例如θ=0.1°時，BH=0.02mm/0.0017≈11.76mm）。

特性優勢：

位移放大：條紋寬度是柵距的數十倍，顯著提升測量靈敏度。

誤差平均：條紋由大量柵線共同形成，可抵消局部刻劃誤差。

方向辨識：條紋移動方向與光柵相對運動方向垂直，便于判斷位移方向。

二、信號轉換與處理：從光信號到電信號

光電轉換

紅外LED光源：發射穩定紅外光，穿透光柵副后形成莫爾條紋光斑。

光電元件陣列：4組光電管按90°相位差排列，接收條紋光強變化并輸出4路正弦波信號（A、B、/A、/B）。

信號處理流程

差分放大：消除共模干擾，提升信噪比。

濾波整形：將正弦波轉換為TTL方波，確保信號邊沿陡峭。

四倍頻細分：通過相位差計算，將分辨率提升至柵距的1/4（例如柵距0.02mm時，分辨率可達0.005mm）。

三、位移計算：從電信號到數值輸出

計數與辨向

A/B相脈沖：A相超前B相90°時，位移為正向；反之則為反向。

Z相參考點：每50mm設置一個零位標記，用于消除累計誤差。

數值顯示與輸出

數顯表接口：支持RS422協議，實時顯示位移量（如X=123.456mm）。

數控系統集成：通過PLC或CNC控制器，實現刀具補償、位置閉環控制等功能。

四、技術參數與性能優勢

核心參數

量程：50mm至5000mm，覆蓋多數機床行程需求。

精度：±0.001mm（50-200mm量程），±0.004mm（500-1000mm量程）。

分辨率：0.001mm/0.002mm/0.005mm/0.01mm可調。

響應速度：最高90米/分鐘，適應高速加工場景。

環境適應性

防護等級：IP67，防塵防水設計。

工作溫度：-10℃至60℃，適應車間環境。

抗沖擊/振動：100g沖擊、30g振動下仍可穩定工作。

五、應用場景與價值

數控機床

用于銑床、磨床的進給軸閉環控制，提升加工精度（如模具加工差≤0.005mm）。

實時補償熱變形誤差，延長機床精度保持周期。

自動化生產線

監控機械臂抓取位置，確保裝配精度（如汽車零部件公差±0.01mm）。

集成于物流分揀系統，實現貨物精準定位。

科研實驗

材料力學測試中測量微小形變（如拉伸試驗位移分辨率0.1μm）。

光學儀器校準，提供基準位移數據。