A medição de deslocamento com precisão micrométrica e nanométrica desempenha um papel crucial nos campos de usinagem mecânica de precisão, fabricação de semicondutores e controle de automação industrial. O sensor de deslocamento por grade óptica, em comparação com métodos potenciométricos e de interferometria a laser, possui vantagens como estrutura simples, alta resolução e forte resistência a interferências eletromagnéticas, tornando-se um método importante na medição precisa de deslocamento. No entanto, sensores de deslocamento por grade óptica maduros geralmente são compostos por régua de medição e cabeça de leitura, o que resulta em grande volume e pequeno alcance (baixa razão “alcance-comprimento”, Range-Length Ratio, RLR), como o GT2-S1 da Keyence, cujo RLR é apenas 0,033, incapaz de atender às aplicações em espaços restritos. Para esse desafio, este artigo propõe e implementa um novo sensor de deslocamento por grade óptica miniaturizado, projetando uma estrutura óptica de caminho refletido dobrado em forma de “W” para comprimir o volume do sensor, integrando a sonda do sensor ao corpo para alcançar um alto RLR e utilizando o algoritmo de otimização por enxame de partículas (Particle Swarm Optimization, PSO) para reconhecimento do sinal fotodetector e compensação de erro para alcançar medição de alta precisão. Foi verificado que o sensor proposto, com volume reduzido para 7 mm×8,5 mm×25 mm, possui alcance de 15 mm, RLR de até 0,6 e erro inferior a 1,1 μm. Este sensor de deslocamento por grade óptica possui características de tamanho pequeno, alto RLR, alta precisão de medição e fácil reutilização, resolvendo o problema da medição online de folga e deslocamento em espaços estreitos e restritos.

sensor absoluto de deslocamento por grade; miniaturização; medição de deslocamento; compensação de erro; medição de folga