HEIDENHAIN光栅尺的工作原理及常见故障
光栅尺故障原因
了解数控机床中光栅尺的构成及工作原理后，我们不难得知数控机床中引起光栅尺故障的主要原因有：光栅尺、读数头的污染或损坏；光栅尺、读数头安装不正确；反馈电缆断裂引起无反馈信号或反馈信号虚接；位置控制板或ＥＸＥ前置放大器故障等。
光栅尺故障维修实例
故障现象一采用ＨＥＩＤＥＮＨＡＩＮ金属光栅尺作位置反馈的某数控镗床，开机后，Ｘ轴正、反向运动正常，但机床无法进行回参考点操作。分析与处理过程：机床Ｘ轴正、反向运动正常，证明数控系统、伺服驱动工作均正常。在这种情况下，回参考点不良一般是由于回参考点减速信号、零位脉冲信号、回参考点设定不当等原因引起的。利用系统的诊断功能，检查回参点减速信号正常，检查回参点参数设定没有问题，初步判定故障是零位脉冲不良引起的。检查位置检测系统的连接电缆时发现，连接位置反馈电缆的过渡插头处有一信号线开焊，该信号线正是零脉冲Ｕａ０信号线。没有零脉冲信号，机床就找不到参考点。重新焊接好信号线，连接 。
德国HEIDENHAIN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，检测精度高，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。
德国HEIDENHAIN光栅尺工作原理：常见光栅的工作原理都是根据物理上莫尔条纹的形成原理进行工作的。当使指示光栅上的线纹与标尺光栅上的线纹成一角度来放置两光栅尺时，必然会造成两光栅尺上的线纹互相交叉。在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色线纹重叠，因而遮光面积zui小，挡光效应zui弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反，距交叉点较远的区域，因两光栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，即遮光面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带，从而便形成了我们所见到的摩尔条纹。
HEIDENHAIN光栅尺的工作原理及常见故障
在一个莫尔条纹宽度内，按照一定间隔放置4个光电器件就能实现电子细分与判向功能。例如，栅线为50线对/mm的光栅尺，其光栅栅距为0.02mm，若采用四细分后便可得到分辨率为5μm的计数脉冲，这在工业普通测控中已达到了很高精度。由于位移是一个矢量，即要检测其大小，又要检测其方向，因此至少需要两路相位不同的光电信号。为了消除共模干扰、直流分量和偶次谐波，通常采用由低漂移运放构成的差分放大器。由4个光敏器件获得的4路光电信号分别送到2只差分放大器输入端，从差分放大器输出的两路信号其相位差为π/2，为得到判向和计数脉冲，需对这两路信号进行整形，首先把它们整形为占空比为1：1的方波。然后，通过对方波的相位进行判别比较，就可以得到光栅尺的移动方向。通过对方波脉冲进行计数，可以得到光栅尺的位移和速度。
光栅测量位移的实质是以光栅栅距为一把标准尺子对位称量进行测量。高分辨率的光栅尺一般造价较贵，且制造困难。为了提高系统分辨率，需要对莫尔条纹进行细分，目前（2006年）光栅尺位移传感器系统多采用电子细分方法。当两块光栅以微小倾角重叠时，在与光栅刻线大致垂直的方向上就会产生莫尔条纹，随着光栅的移动，莫尔条纹也随之上下移动。这样就把对光栅栅距的测量转换为对莫尔条纹个数的测量。
HEIDENHAIN光栅尺的工作原理及常见故障