光柵尺精度與分辨率有什么關(guān)系嗎?
光柵尺通過摩爾條紋原理,通過光電轉(zhuǎn)換,以數(shù)字方式表示線性位移量的高精度位移傳感器。光柵尺線性位移有二個(gè)關(guān)鍵參數(shù):精度與分辨率。
精度,指使用同種備用樣品進(jìn)行重復(fù)測定所得到的結(jié)果之間的重現(xiàn)性。
測量度(也常簡稱精度)高,是指偶然誤差與系統(tǒng)誤差都比較小,這時(shí)測量數(shù)據(jù)比較集中在真值附近。雖然測量度高可說明準(zhǔn)確度高,但的結(jié)果也可能是不準(zhǔn)確的。
誤差是準(zhǔn)確度的表示,是實(shí)測值與真實(shí)值偏離程度,而偏差是精密度的表示,是平行測量間的相異程度。
準(zhǔn)確度表示測量結(jié)果的正確性,精密度表示測量結(jié)果的重復(fù)性和重現(xiàn)性,精密度是準(zhǔn)確度的前提條件。
普通意義的分辨率(resolution)就是屏幕圖像的精密度,是指顯示器所能顯示的像素的多少。對于光柵尺而言是指可以測量的最小單位.對于傳感器的分辨率與精度的理解,可以拿千分尺為例,分辨率代表千分尺多可以讀到小數(shù)點(diǎn)后幾位,但精度還與尺子的加工精度,測量方法有關(guān)系。同樣的,在數(shù)顯光柵尺的使用中,分辨率與精度是*不同的兩個(gè)概念。
數(shù)量光柵尺的分辨率,是指光柵尺可讀取并輸出的最小長度變化,對應(yīng)的參數(shù)有:每毫米光柵刻線數(shù)、脈沖數(shù)、細(xì)分等。比如50線光柵和100線光柵在同等條件下分辨率就不一樣,同等的50線光柵如果細(xì)分方法不一樣分辨率也會(huì)不一樣。
數(shù)量光柵尺的精度,是指光柵尺輸出的信號數(shù)據(jù)對測量的真實(shí)長度度的準(zhǔn)確度,對應(yīng)的參數(shù)是微米(μm)、納米(nm).目前國內(nèi)光柵尺分辨率一般有5μm、1μm、0.5μm、0.2μm、0.1μm。那么這些分辨率是怎么得來的呢?以每毫米50線光柵為例,經(jīng)過4細(xì)分,就能得到很簡單的5μm的分辨率,而不用采用電子細(xì)分,這也是目前國內(nèi)機(jī)床尺的多數(shù)工藝,至于高分辨率的光柵尺,就必須采用電子細(xì)分技術(shù),增加插補(bǔ)細(xì)分器才能得到。高分辨率光柵尺一般應(yīng)用于儀器儀表如視頻儀、工具顯微鏡、CNC加工中心等。
影響光柵尺測量精度有如下幾個(gè)方面:
A:光學(xué)部分 B:機(jī)械部分 C:電氣部分 D:使用中的安裝與傳輸接收部分,使用后的精度下降,機(jī)械部分自身的偏差。
A、光學(xué)部分對精度的影響:
光柵尺玻璃—主要的是母尺精度、每毫米刻線數(shù)、刻線精度、刻線寬度一致性等。光發(fā)射源—光的平行與一致性、光衰減。光接收單元—讀取誤差、讀取響應(yīng)。光學(xué)系統(tǒng)使用后的影響—污染,衰減。
B、機(jī)械部分對精度的影響:
安裝精度。軸承的精度與結(jié)構(gòu)精度。光學(xué)組建安裝的精度。例如,就軸承的結(jié)構(gòu)而言,單軸承支撐結(jié)構(gòu)的軸承偏差無法消除,而且經(jīng)使用后偏差會(huì)更大,而雙軸承結(jié)構(gòu)或多支承結(jié)構(gòu),可有效降低單個(gè)軸承的偏差。
C、電氣部分對精度的影響:
電源的穩(wěn)定精度—對光發(fā)射源與接收單元的影響。讀取響應(yīng)與電氣處理電路帶來的誤差;電氣噪音影響,取決于光柵尺電氣系統(tǒng)的抗干擾能力;例如,如果電子細(xì)分,也會(huì)帶來的誤差,按照德國海德漢提供的介紹,海德漢光柵尺的細(xì)分電氣誤差與正余弦曲線誤差會(huì)有一個(gè)很小的差異。
D、光柵尺使用中帶來的精度影響:
輸出電纜的抗干擾與信號延遲(較長距離或較快頻率下);接收設(shè)備的響應(yīng)與接收設(shè)備內(nèi)部處理可能的誤差。光柵尺高速位移時(shí)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)偏差。常見的就是我們自己使用安裝的方法與安裝結(jié)果帶來的偏差。
綜上所述,光柵尺的分辨率和精度其實(shí)是兩個(gè)*不同的概念,但是二者有關(guān)聯(lián),高分辨率可以得到高的測量精度,但不是高分辨率一定能得到高的測量精度。在同等條件下,理論上高分辨率光柵尺一定可以得到高的測量精度。
比如:傳感器準(zhǔn)確度:單位:mm 精度分3個(gè)級別
≤200 ±0.001 ±0.002 ±0.003
光柵尺重復(fù)性:傳感器與數(shù)顯表連接后,在有效量程內(nèi)任意一點(diǎn)上的重復(fù)性應(yīng)符合表中的規(guī)定。單位:mm.分辨率 0.01 0.005 0.002 0.001
簡單點(diǎn)的講就是:選擇精度200mm±3um 精度在200.003-199.997mm區(qū)間是正常。1um分辨率嘛,簡單理解是光柵尺移動(dòng)1um發(fā)出一個(gè)脈沖。這樣就好理解了。