第六章 位移检测装置 第一节、第二节.doc

第六章 数控机床的位移检测装置第一节 概 述伺服系统（开环、半闭环、闭环） 图中红点，即位移检测装置，是构成伺服系统的一个环节。每一个位移检测装置及其相应的反馈线路构成一个检测单元，闭环或是半闭环可以根据检测单元的不同来加以区别。 位移检测装置 其实就是传感器在数控机床中的叫法。传感器定义：能够感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置。一、位移检测装置的工作方式1数字式和模拟式1）数字式 一般以电脉冲为测量信号 特 点： 脉冲数作为信号，便于显示和处理； 测量精度取决于测量单位，与量程无关； 装置简单，脉冲信号抗干扰能力强。 如： 编码器、光栅等2）模拟式 被测量为连续变量（如：电压和电位差等） 特 点： 直接测量被测量，输出模拟信号； 在小量程内可实现高精度测量。 如：旋转变压器、感应同步器等2增量式和绝对式1）增量式 只测相对位移（即相对前一点的位移量）（连续累加）；2）绝对式 测绝对位移（即显示数值总是以基准点为零点的位移量） 3直接式和间接式1）直接式 将检测装置直接装在执行部件上，测得的数据与实际吻合；但检测装置要和行程等长，因而不便于在大型设备上使用。 （直接式测量构成闭环）2）间接式 将检测装置装在滚珠丝杠或驱动电机轴上，安装、使用、维护方便。测量值相对实际位移值增加了传动副误差。 （间接式测量构成半闭环）注 不管采用何种检测手段，机械结构部件精度的保证是达到最终加工精度的最主要因素。（如：机械结构制造及安装误差、结构弹性变形误差、热变形误差、检测元件自身误差及安装误差）第二节 编 码 器编码器装在旋转轴上，只能检测转角位移或转速。 由于在数控机床的伺服系统中，半闭环控制占据绝对多数。使编码器数字式的测量方式、结构紧凑、安装使用方便的特点得到充分发挥；而且，编码器对环境的适应性较强，所以，编码器成为目前使用最广泛的一种位移检测装置。一、增量式编码器1工作原理 A、B信号为具有90相位差的正弦波，经放大器放大、整形后输出方波（方向判断）；每一方波发出一个脉冲，对应即一个最小角位移（位移检测）；单位时间脉冲数，即频率，可 测转速。 A、B相错位，可以作为方向判断的依据。即，若A相在前为某一转向，则B相在前就是旋转方向相反。 Z相产生基准脉冲（零点脉冲） a) 车螺纹进刀信号 使用例 b) 旋转时的计数 （速度检测） c) 基准零点 （原点、参考点的建立） 2特点（与绝对式比） 1）数据容易丢失 2）会发生误差累积现象 另外：结构简单、成本低；允许速度高于绝对式 注 书中所说“绝 的电气允许速度仅为60r/min ”，其实现在早已大大超过了。二、绝对式编码器 1编码盘 二进制码（可能“错码”） 解决办法，用葛莱码 目前，二进制码和葛莱码是绝对式编码器中使用最多的两种码制。 2工作原理 光源 柱面镜 码盘 狭缝 光电元件 编码器及光栅均为光电式传感器。光电式传感器具有很多优良的特性，例如：频谱宽、不受电磁干扰的影响、非接触量、体积小、重量轻、造价低等优点。在数控机床中得到了最为广泛地应用。 数控机床中的半闭环系统，基本上就是以编码器作为位移检测装置的。 另外，数控车床主轴箱中的脉冲发生器，其实就是脉冲编码器。三、光电编码器的分辨率 增量式编码器的分辨率：用每转输出的脉冲数（线数）来衡量； 绝对式编码器的分辨率：用位数来衡量，即2n，n=？ 低脉冲 200 （P/r）增量式 中脉冲 2001000 （P/r） 高脉冲 10006000 （P/r）光电编码器 超高脉冲 6000 （P/r） 低分辨率 29绝对式 中分辨率 210215 高分辨率 216例如：增量式 低脉冲200线 分辨率为 360