光柵是利用光的透射、衍射現(xiàn)象制成的光電檢測(cè)元件，它主要由標(biāo)尺光柵和光柵讀數(shù)頭兩部分組成。通常，標(biāo)尺光柵固定在機(jī)床的活動(dòng)部件上(如工作臺(tái)或絲杠)，光柵讀數(shù)頭安裝在機(jī)床的固定部件上(如機(jī)床底座)，二者隨著工作臺(tái)的移動(dòng)而相對(duì)移動(dòng)。在光柵讀數(shù)頭中，安裝著一個(gè)指示光柵，當(dāng)光柵讀數(shù)頭相對(duì)于標(biāo)尺光柵移動(dòng)時(shí)，指示光柵便在標(biāo)尺光柵上移動(dòng)。當(dāng)安裝光柵時(shí)，要嚴(yán)格保證標(biāo)尺光柵和指示光柵的平行度以及兩者之間的間隙(一般取0.05mm或0.1mm)要求。

1．?光柵尺的構(gòu)造和種類
光柵尺包括標(biāo)尺光柵和指示光柵，它是用真空鍍膜的方法光刻上均勻密集線紋的透明玻璃片或長(zhǎng)條形金屬鏡面。對(duì)于長(zhǎng)光柵，這些線紋相互平行，各線紋之間距離相等，我們稱此距離為柵距。對(duì)于圓光柵，這些線紋是等柵距角的向心條紋。柵距和柵距角是決定光柵光學(xué)性質(zhì)的基本參數(shù)。常見(jiàn)的長(zhǎng)光柵的線紋密度為25,50,100,125,250條／mm。對(duì)于圓光柵，若直徑為70mm,一周內(nèi)刻線100-768條；若直徑為110mm，一周內(nèi)刻線達(dá)600-1024條，甚至更高。同一個(gè)光柵元件，其標(biāo)尺光柵和指示光柵的線紋密度必須相同。

2．?光柵讀數(shù)頭
圖4-7是光柵讀數(shù)頭的構(gòu)成圖，它由光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和驅(qū)動(dòng)線路組成。讀數(shù)頭的光源一般采用白熾燈泡。白熾燈泡發(fā)出的輻射光線，經(jīng)過(guò)透鏡后變成平行光束，照射在光柵尺上。光敏元件是一種將光強(qiáng)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的光電轉(zhuǎn)換元件，它接收透過(guò)光柵尺的光強(qiáng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換成與之成比例的電壓信號(hào)。由于光敏元件產(chǎn)生的電壓信號(hào)一般比較微弱，在長(zhǎng)距離傳遞時(shí)很容易被各種干擾信號(hào)所淹沒(méi)、覆蓋，造成傳送失真。為了保證光敏元件輸出的信號(hào)在傳送中不失真，應(yīng)首先將該電壓信號(hào)進(jìn)行功率和電壓放大，然后再進(jìn)行傳送。驅(qū)動(dòng)線路就是實(shí)現(xiàn)對(duì)光敏元件輸出信號(hào)進(jìn)行功率和電壓放大的線路。

圖 4-7 光柵讀鏡頭
根據(jù)不同的要求，讀數(shù)頭內(nèi)常安裝2個(gè)或4個(gè)光敏元件。
光柵讀數(shù)頭的結(jié)構(gòu)形式，除圖4-7的垂直入射式之外，按光路分，常見(jiàn)的還有分光讀數(shù)頭、反射讀數(shù)頭和鏡像讀數(shù)頭等。圖4-8(a)、(b)、(c)分別給出了它們的結(jié)構(gòu)原理圖，圖中Q表示光源，L表示透鏡，G表示光柵尺，P表示光敏元件，Pt表示棱鏡。