摘要：闡述了如何利用光柵精密測(cè)量的特性，實(shí)現(xiàn)電感生產(chǎn)過程中送線長(zhǎng)度的測(cè)量與控制，采用了脈沖辯向及四倍頻電路以實(shí)現(xiàn)信號(hào)方向識(shí)別和提高測(cè)量精度。
　　關(guān)鍵詞：光柵，精密測(cè)量，脈沖辯向，電感
　　1 引言
　　電感線圈的傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，是由機(jī)器將漆包線繞制成線圈形狀后切斷，再通過人工對(duì)線圈的兩插腳去漆、搪錫。這樣的生產(chǎn)方式雖然對(duì)送線長(zhǎng)度的精確度沒有過高的要求，但生產(chǎn)效率低，質(zhì)量波動(dòng)大，不適于大批量生產(chǎn)。為此，筆者對(duì)傳統(tǒng)的生產(chǎn)設(shè)備和制造工藝進(jìn)行了改進(jìn)：從線材的送進(jìn)、去漆、繞制、切斷到搪錫全過程實(shí)現(xiàn)了機(jī)器自動(dòng)生產(chǎn)。其中，對(duì)送線機(jī)構(gòu)送線長(zhǎng)度的控制采用了光柵傳感位移測(cè)量控制技術(shù)，設(shè)計(jì)制作了以單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)，使得送線和蔗的精確性和一致性達(dá)到了理想的效果，極大地提高了產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
　　2 檢測(cè)控制的對(duì)象
　　改進(jìn)后的線圈繞制工藝流程為：由送線機(jī)構(gòu)送來的漆包線經(jīng)刮刀去除漆層，再由卷繞芯棒繞制成線圈狀后切斷，然后，經(jīng)排列裝置將其排列整齊搪錫。其流程如圖1所示。
　　由于采用了一邊去漆一邊繞制的方法，因而，對(duì)送線長(zhǎng)度的精確性要求很高。送線機(jī)構(gòu)每次送過的線長(zhǎng)必須等于線圈展開長(zhǎng)度，否則，就不能保證切刀的切斷位置正好為去漆段長(zhǎng)度的中心位置，如圖2所示。在正常送線狀態(tài)下，卷繞完成后切刀在去漆段中心位置將成品與線材切斷分離。如果送線多送或少送的話，則造成切斷位置不在去漆段中心處，使得線圈兩插腳去漆處長(zhǎng)短不一而產(chǎn)生次品或廢品。
　　假如每次送線有0.5mm誤差的話，送線10次誤差就達(dá)0.5mm，而機(jī)器繞制圈的速度一般為每分鐘20個(gè)～30個(gè)，則一分鐘送線長(zhǎng)度的誤差可達(dá)1mm～1.5mm，送線誤差的積累會(huì)造成大量廢品。因此，為了精確地控制送線機(jī)構(gòu)的位移量（進(jìn)線位移、復(fù)位位移），保證產(chǎn)品的質(zhì)量，在送線機(jī)構(gòu)上配置了光柵位移測(cè)量裝置，以提高送線機(jī)構(gòu)的位移精度并對(duì)其位移量進(jìn)行控制。
　　3 光柵測(cè)量原理
　　送線機(jī)構(gòu)上配置的測(cè)量光柵由標(biāo)尺光柵和指示光柵組成。用厚度為0.06mm的不銹鋼片作為光柵材料，通過特殊的工藝在不銹鋼片表面均勻地刻上100對(duì)/mm透光鏤空和不透光條紋。
　　把指示光柵安裝在送線機(jī)構(gòu)上，而標(biāo)尺光柵固定于機(jī)架上，而標(biāo)尺光柵固定于機(jī)架上，并使二者之間保持0.03mm～0.06mm的間隙以避免摩擦，且在安裝時(shí)使二者的光柵紋線之間形成一個(gè)小夾角，當(dāng)光線透過光柵時(shí)，指示光柵紋時(shí)，指示光柵上就會(huì)產(chǎn)生若干條粗的明暗條紋，這就是莫爾條紋。當(dāng)指示光柵相對(duì)于標(biāo)尺光柵作左右移動(dòng)時(shí)，莫爾條紋也在作上下移動(dòng)。莫爾條紋移動(dòng)的方向近似地與光柵移動(dòng)的方向垂直。
　　莫爾條紋具有平均誤差和放大使用，而且光柵柵線和莫爾條紋之間具有數(shù)量和方向上的對(duì)慶關(guān)系。利用光電傳感器得到與明暗條紋相對(duì)應(yīng)的周期性電壓信號(hào)，再經(jīng)放大、變換整形即可得到計(jì)數(shù)脈沖。由于脈沖數(shù)是表示指示光柵所移動(dòng)的條紋數(shù)，所以，只要知道光柵柵距即可得出光柵所多動(dòng)的實(shí)際距離。
　　決定光柵位置測(cè)量精度高低的主要因素是每毫米內(nèi)光柵的條紋數(shù)，條紋數(shù)越多，則精度越高。本測(cè)量系統(tǒng)光柵為100線/mm，如光柵移動(dòng)了Xmm，即，光柵移動(dòng)了100X條刻線，則莫爾條紋也移動(dòng)了100X條條紋，將莫爾條紋產(chǎn)生的電脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，即可知道送線實(shí)際長(zhǎng)度。
　　例，某種電感展開的實(shí)際長(zhǎng)度為30mm，送線機(jī)構(gòu)送線過程中，必須移過3000個(gè)柵距，即莫爾條紋應(yīng)移過3000個(gè)間隔，這樣，送線的長(zhǎng)度可控制到0.01mm的精度。
　　4 光柵測(cè)量系統(tǒng)
　　本光柵測(cè)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是：光柵傳感器為兩個(gè)光敏三極管，其輸出是與光柵莫爾條紋對(duì)應(yīng)的、相位不同的近正弦波狀的電信號(hào)，再經(jīng)差動(dòng)放大、整型、細(xì)分、方向辯別等電路，最終送到可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。如圖3所示。
　　該系統(tǒng)對(duì)送線機(jī)構(gòu)位移的檢測(cè)是通過光柵移動(dòng)產(chǎn)生的莫爾條紋與光電檢測(cè)電路配合完成的，并以單片為核心構(gòu)成信號(hào)處理與閉環(huán)控制。該系統(tǒng)具有自動(dòng)辨別光柵移動(dòng)方向，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定位控制，過限報(bào)警及數(shù)碼顯示等功能。