光柵測(cè)量位移的實(shí)質(zhì)是以光柵柵距為一把標(biāo)準(zhǔn)尺子對(duì)位稱(chēng)量進(jìn)行測(cè)量。高分辨率的光柵尺一般造價(jià)較貴，且制造困難。為了提高系統(tǒng)分辨率，需要對(duì)莫爾條紋進(jìn)行細(xì)分，目前（2006年）光柵尺位移傳感器系統(tǒng)多采用電子細(xì)分方法。當(dāng)兩塊光柵以微小傾角重疊時(shí)，在與光柵刻線大致垂直的方向上就會(huì)產(chǎn)生莫爾條紋，隨著光柵的移動(dòng)，莫爾條紋也隨之上下移動(dòng)。這樣就把對(duì)光柵柵距的測(cè)量轉(zhuǎn)換為對(duì)莫爾條紋個(gè)數(shù)的測(cè)量。

在一個(gè)莫爾條紋寬度內(nèi)，按照一定間隔放置4個(gè)光電器件就能實(shí)現(xiàn)電子細(xì)分與判向功能。例如，柵線為50線對(duì)/mm的光柵尺，其光柵柵距為0.02mm，若采用四細(xì)分后便可得到分辨率為5m的計(jì)數(shù)脈沖，這在工業(yè)普通測(cè)控中已達(dá)到了很高精度。由于位移是一個(gè)矢量，即要檢測(cè)其大小，又要檢測(cè)其方向，因此至少需要兩路相位不同的光電信號(hào)。為了消除共模干擾、直流分量和偶次諧波，通常采用由低漂移運(yùn)放構(gòu)成的差分放大器。由4個(gè)光敏器件獲得的4路光電信號(hào)分別送到2只差分放大器輸入端，從差分放大器輸出的兩路信號(hào)其相位差為/2，為得到判向和計(jì)數(shù)脈沖，需對(duì)這兩路信號(hào)進(jìn)行整形，首先把它們整形為占空比為1：1的方波。然后，通過(guò)對(duì)方波的相位進(jìn)行判別比較，就可以得到光柵尺的移動(dòng)方向。通過(guò)對(duì)方波脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，可以得到光柵尺的位移和速度。

IBF677產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)傳感器和主機(jī)之間的信號(hào)采集，用來(lái)解碼光柵尺磁柵尺編碼器信號(hào)。IBF677系列產(chǎn)品可應(yīng)用在 RS-232/485總線工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，自動(dòng)化機(jī)床，工業(yè)機(jī)器人，三坐標(biāo)定位系統(tǒng)，位移測(cè)量，行程測(cè)量，角度測(cè)量，轉(zhuǎn)速測(cè)量，流量測(cè)量，產(chǎn)品計(jì)數(shù)等等。

產(chǎn)品包括信號(hào)隔離，脈沖信號(hào)捕捉，信號(hào)轉(zhuǎn)換和RS-485串行通信。每個(gè)串口最多可接255只 IBF677系列模塊，通訊方式采用ASCII碼通訊協(xié)議或MODBUS RTU通訊協(xié)議，波特率可由代碼設(shè)置，能與其他廠家的控制模塊掛在同一RS-485總線上，便于計(jì)算機(jī)編程。

圖2IBF677模塊內(nèi)部框圖

?

IBF677系列產(chǎn)品是基于單片機(jī)的智能監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，所有的用戶設(shè)定的地址，波特率，數(shù)據(jù)格式，奇偶校驗(yàn)等配置信息都儲(chǔ)存在非易失性存儲(chǔ)器EEPROM里。

IBF677系列產(chǎn)品按工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、制造，信號(hào)輸入 / 輸出之間不隔離，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高。工作溫度范圍- 45℃～+85℃。

功能簡(jiǎn)介：

IBF677遠(yuǎn)程I/O模塊，可以用來(lái)測(cè)量四路編碼器信號(hào)，也可以設(shè)置作為八路獨(dú)立計(jì)數(shù)器。

1、 信號(hào)輸入

4路編碼器5V差分信號(hào)輸入或8路5V差分信號(hào)獨(dú)立計(jì)數(shù)器。

2、 通訊協(xié)議

通訊接口： 1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-485通訊接口或1路標(biāo)準(zhǔn)的RS-232通訊接口，訂貨選型時(shí)注明。

通訊協(xié)議：支持兩種協(xié)議，命令集定義的字符協(xié)議和MODBUS RTU通訊協(xié)議。模塊自動(dòng)識(shí)別通訊協(xié)議，能實(shí)現(xiàn)與多種品牌的PLC、RTU或計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊。

數(shù)據(jù)格式：10位。1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位。無(wú)校驗(yàn)。

通訊地址（0～255）和波特率（2400、4800、9600、19200、38400、57600 、115200bps）均可設(shè)定；通訊網(wǎng)絡(luò)最長(zhǎng)距離可達(dá)1200米，通過(guò)雙絞屏蔽電纜連接。

通訊接口高抗干擾設(shè)計(jì)，15KV ESD保護(hù)，通信響應(yīng)時(shí)間小于100mS。

3、 WiFi通訊協(xié)議

通訊接口： WiFi網(wǎng)絡(luò)接口。可以連接到局域網(wǎng)里的WiFi，再連接到以太網(wǎng)。

通訊協(xié)議：支持MQTT協(xié)議，可以連接阿里云，騰訊云，華為云，中移物聯(lián)OneNET，私有云等等各種MQTT服務(wù)器。也可以采用MODBUS TCP協(xié)議，實(shí)現(xiàn)工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)交換。

同時(shí)也支持TCP/UDP/WebSocket等通訊協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)緩存：2K Byte（收與發(fā)都是）

通信響應(yīng)時(shí)間：小于10mS。

4、 抗干擾

可根據(jù)需要設(shè)置校驗(yàn)和。模塊內(nèi)部有瞬態(tài)抑制二極管，可以有效抑制各種浪涌脈沖，保護(hù)模塊，內(nèi)部的數(shù)字濾波，也可以很好的抑制來(lái)自電網(wǎng)的工頻干擾。

安裝指導(dǎo)

光柵尺位移傳感器的安裝比較靈活，可安裝在機(jī)床的不同部位。

一般將主尺安裝在機(jī)床的工作臺(tái)（滑板）上，隨機(jī)床走刀而動(dòng)，讀數(shù)頭固定在床身上，盡可能使讀數(shù)頭安裝在主尺的下方。其安裝方式的選擇必須注意切屑、切削液及油液的濺落方向。如果由于安裝位置限制必須采用讀數(shù)頭朝上的方式安裝時(shí)，則必須增加輔助密封裝置。另外，一般情況下，讀數(shù)頭應(yīng)盡量安裝在相對(duì)機(jī)床靜止部件上，此時(shí)輸出導(dǎo)線不移動(dòng)易固定，而尺身則應(yīng)安裝在相對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的部件上（如滑板）。

審核編輯?黃昊宇