在数控加工设备中，测量光栅被广泛用于位置闭环控制和高精度检测，是实现高精度补偿、重复定位精度的重要基础。而CNC系统如何正确接入测量光栅信号，则是每一位调试工程师必须掌握的核心技能。
今天这篇文章，我们就系统梳理：测量光栅接入CNC的标准方式、接线细节、信号类型、常见问题及调试建议。内容实用，建议收藏。
一、测量光栅的基本原理和信号类型
测量光栅（又称位置光栅、直线编码器），本质上是一种位移传感器，通常由光栅尺和读头两部分组成。通过光电读取方式，将位置变化转换为电信号，反馈给CNC系统进行实时修正。
常见信号输出类型主要有三种：
- TTL方波信号（5V A/B/Z三相信号）
- 差分信号（RS-422标准，A+A-、B+B-、Z+Z-）
- 正弦余弦模拟信号（1Vpp）
在CNC系统中，最常见的对接方式是差分数字信号，具有抗干扰强、传输距离远、兼容性高的优点。
二、如何接入CNC控制器：接口与接线解析
CNC控制器通常配备专门的编码器接口，用于接收外部测量系统的反馈信号。
接线的核心步骤如下：
- 识别光栅信号类型
在购买光栅时，需确认输出方式是否为控制器支持的类型。如CNC控制器支持RS-422信号输入，则建议选用带差分信号输出的光栅读头。 - 查看控制器说明书，找到编码器接线端子
通常编码器输入端为26针、15针或圆形航空插头，说明书中会明确标出A、B、Z三相及其对应负极端。 - 光栅信号线与控制器端子一一对应连接
- A相接A+，A-接A-
- B相接B+，B-接B-
- Z相（零位脉冲）接Z+，Z-接Z-
- 电源线（一般为5V或12V）接CNC提供的编码器电源输出端
- 布线注意事项
- 信号线应采用屏蔽双绞线，屏蔽层接地
- 避免与电机电缆、变频器线束平行布线
- 线缆长度应控制在厂家建议范围内（一般不超过10米）
- 确认电源匹配
控制器供电电压必须与光栅读头工作电压一致，避免烧毁或读数异常。
三、控制系统内参数配置设置
接线完成后，还需在CNC系统中进行以下参数配置：
- 反馈信号通道开启
在系统设置中打开外部位置反馈功能，有的CNC系统称为第二编码器、直线编码器或光栅反馈。 - 信号方向校正
若反馈方向与伺服编码器方向相反，会导致补偿失效，需通过参数反转反馈极性。 - 分辨率设置
根据光栅尺分辨率和脉冲当量设置系统内部计数参数，确保读取与实际位置一致。 - 归零模式设置
若使用Z相脉冲进行回零定位，还需配置控制器识别Z信号的策略，如一次性回零或多圈累加回零等。
四、常见问题与排查建议
- 系统报警编码器错误或无信号
检查接线是否正确，确认光栅供电正常，信号线是否断开或接反。 - 位置抖动或误差大
查看是否受干扰；使用示波器检查波形是否清晰对称；若是模拟量光栅，需校准幅值。 - 回零偏移严重
检查Z相信号是否正确接入；有些CNC系统需设置Z相脉冲触发阈值。 - 系统不识别反馈
排查是否启用反馈通道；部分系统需进行初始化或重新启动控制器。
五、实践经验小贴士
- 在初次调试时，建议先只接入A、B相，确认方向正确后再加Z相信号
- 若接线环境干扰较大，优先选择RS-422差分信号型光栅
- 测试过程中可使用手动滑动读头方式，配合示波器查看信号输出是否正常
- 推荐给控制器和光栅分别供电，并加装隔离模块，防止电源耦合干扰
