第三章 数控机床的位置检测 (PPTminimizer)

1、1 .感应同步位置检测装置旋转变压器位置检测装置磁尺位置检测装置光栅位置检测装置激光干涉位置检测装置脉冲编码器，第3章NC机床位置检测装置，2，基本要求：1)掌握NC系统中速度检测装置的原理和应用。 2 )掌握数控系统中位置检测装置的原理和应用。 3 )了解数控系统中的电流检测元件和应用。 重点： 1 )光电脉冲编码器检测逻辑电路的原理和波形图。 2 )光栅尺检测逻辑电路的原理和波形图。 难点：方向端计数器和带可逆计数器时的检测电路构成的差异。 第3章NC机床的位置检测装置、3、3.1概要位置检测装置是NC机床的重要组成部分。 动作：检测位移和速度，并且将反馈信号与来自数控装置的指令信号相比较

2、，构成半闭环控制和闭环控制。 4、3.1概要位置检测装置是数控机床的重要组成部分。 动作：检测位移和速度，并且将反馈信号与来自数控器的指令信号相比较以构成闭环和半闭环控制。 5、5、5,3.1.1要求温度、湿度影响小，工作可靠，长期保持精度，在抗干扰能力强的机床作动器工作范围内，能满足精度和速度要求，维护容易，适应机床工作环境的成本低廉。 检测元件的精度指标：系统精度累积误差的最大值(0.0010.02mm/m，10/360 )取以系统分辨率能够正确检测的最小位移量0.0010.01mm，2(1/31 )的测定信号是电脉冲，将它们直接发送到数值控制装置进行比较、处理特点：测量量被转换为脉冲数，

3、易于显示和处理的测量精度取决于测量单位，几乎与范围无关的测量装置比较简单，脉冲信号的抗干扰性强。 7、7、7,3.1.2位置检测装置的分类模拟式测定：用电压变化、相位变化等连续变量表示被测定。 感应同步器的1线间距(2mm )内的信号相位变化等，主要用于小范围的测量。 特点：测量量直接测量，无需转换的小范围实现高精度测量，技术成熟。8、增量式：只测量位移量。 测量单位为0.01mm，每移动0.01mm就发出脉冲信号。 优点：装置简单，每对中点都是测量的起点。 在轮廓控制的数控机床中多采用这种方式。 缺点：在增量检测系统中，移动距离由测量信号的计数读出，如果计数错误，则以后的测量结果完全错误。

4、一旦发生什么事故，就无法恢复。 绝对公式：相对于测量的任意点的位置用固定的零点标记。 各被测定点有对应的测定值。 9、位置检测装置的工作原理的分析要点1 )检测的位移反映在位置检测元件的哪个部分？ 2 )如何将位移转换为相应的电信号检测量？ 3 )用电检测信号的哪个量(脉冲振幅相位频率)标定位移量的大小？10、3.2感应同步器测量装置3.2.1结构和工作原理工作原理：电磁耦合原理、位移、旋转角电信号滑块和定尺相互平行，保持一定的间距。 滑动尺随交流励磁电压、正弦规则变化的磁场、尺上感应电压、尺上感应电压随位移的变化而变化(相同频率)。11、滑动标尺位置、感应电压、移动距离、感应电压根据滑动标尺

5、、定尺位置而变化，12、规则：滑动标尺移动1间距的感应电压根据侑弦波形而1周期2变化，1间距内：根据检测的变化1间距内的动作模式：相位动作模式(相位检测型系统)振幅动作模式(监幅型系统)相位动作模式：提供给滑动标尺的励磁信号是频率、振幅相同，相位角相差90的交流电压。 振幅动作方式：滑块标尺线圈的相位相同，频率相同，但通过振幅不同的励磁电压。14、3.2.2相位测量系统、相位工作方式：提供给滑动标尺的励磁信号是频率、振幅相同、相位角相差90的交流电压。 (15 )、两绕组定尺上的感应电压：根据线性重叠原理，定尺上感应电压的总电压：上式说明了感应电压U2与相位的关系。 16、3.2.2相位检测系

6、统检测定尺上的感应电压的相位，可以得到位移值：相位检测系统构成框图、指令信号、反馈信号(感应电压)、误差信号、17、3振幅动作方式：定尺上的感应电压：定尺上的感应电压： (正、侑) 、振幅工作方式：结论：感应电压的振幅随指令规定的位移量与表的实际位移量之差的正弦规则而变化，20、3.2.3监幅测量系统、监幅系统结构框图，脉冲混频器将指令脉冲与反馈脉冲进行比较，得到跟踪误差，DA变换后模拟21、作业课：序号：姓名：1 .解释：对刀仪点刀的部位工件原点机床的原点编程原点2 .填空：脉冲当量的值越取得，加工精度越高。 铣削工件的外侧轮廓时，请采用切口/切口。 22、3.3旋转变压器位移检测装置(自学

7、)旋转变压器是小型交流电机的角度测量元件。 在结构上与两相绕组型异步电动机相同，由定子和转子构成，定子绕组是变压器的一次边，转子绕组是变压器的二次边。 励磁电压与定子线圈连接，励磁频率通常为400H、500H、1000H、3000H、5000H，结构简单，动作敏感，环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。 工作原理：当励磁电压U1施加于定子绕组时，通过电磁耦合在转子绕组中产生感应电压，转子能够旋转，因此当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴垂直旋转时，如图(a )所示，励磁磁通不通过转子绕组的横截面，因此感应电压U2为0 当转子绕组的磁轴从垂直位置旋转任意角度时，转子绕组的产

8、生感应电压U2为：U1=Umsin t U2=k U1 sin=ksin t sin，23，利用成为解算器动作原理图的记录磁的原理，将以一定周期变化的正弦波或脉冲电信号检测时，用拾取磁头将磁尺上的磁信号变换为电信号，用检测电路进行处理后，修正测量磁尺间的磁头的位移量。 特点：使用环境条件要求低，对周围磁场抗干扰性强，在油污、粉尘多的场所使用具有良好的稳定性。 25、26、磁尺测量装置的结构和工作原理：磁尺是在铜、不锈钢、玻璃等非磁导率材料的基体上，涂敷、化学沉积或电镀1020um的磁导率材料(Ni-Co或Fe-Co合金)的磁信号的间距一般为0.05、0.1 为了防止磁头引起的磁性膜的磨损，一般

9、在磁性膜上涂层厚度12mm的耐磨损性塑料保护层。 磁头是进行磁电转换的逆变器，将反映空间位置的磁信号输送到检测电路。一般录音机上的磁头输出电压振幅与磁通变化率成比例，是速度响应型磁头。 根据数控机床的要求，为了在低速运动和静止时也能进行位置检测，需要采用磁通响应型磁头。27、3.5光栅位置检测装置光栅有数十年的历史，测量长度、角度、速度、加速度、振动和行走等。 这是一种多用于数控机床闭环系统的检测装置。 物理光栅的刻度细，光栅间距为0.0020.005mm，光谱分析、波长测量、校正量、光栅间距为0.0040.25mm，常用于数字测量系统，校正量光栅：玻璃透射光栅光源可垂直入射，信号宽度大，读取

10、头结构简单金属反射光栅钢尺、钢带照片腐蚀、金刚石刀划线热膨胀系数与机床一致，安装调整方便、长、不易损坏、28、 3.5.1光栅检验的工作原理构成： 1光源2聚光镜3刻度光栅长短光栅保持0.050.1mm的间隙. 29，3.5.2莫尔条纹的产生刻度光栅和指示光栅的光栅间距指示光栅在自身平面内相对于刻度光栅仅倾斜微小角度，两个光栅的刻度线相交当光通过聚光透镜垂直照射与比例光栅平行的光线时，在与两个光栅条纹相交的钝角二等分线的方向上交替出现明暗，间隔相等的粗短条纹称为横纹。 形成原因：对于粗光栅主要是遮光积分效果，对于细光栅，光线在线串衍射后是干涉结果。 30、莫尔条纹的特征1 )放大作用2 )平均

11、效应莫尔条纹是由几条线形成的，例如，每毫米100线的格子，10mm长的莫尔条纹，等亮带是由2000条记分线交叉形成的。 由于面向个别栅极线的间距误差(或缺陷)被平均化，短周期误差的影响大幅消除。 因此，波纹的间距误差取决于晶格得分线的平均误差。 云纹的特征1 )放大作用2 )平均效果3 )当云纹的运动规则栅格向左或向左俯仰时，云纹也相应地向上或向下精确地移动间距w。 此外，关于莫尔条纹的移动，如果标尺格栅不移动，则将指示格栅逆时针旋转小角度后，如果使标尺格栅向石头移动，则莫尔条纹向下移动，相反，如果标尺格栅向左移动，则莫尔条纹向上移动。 如果使指示光栅绕时间校正旋转小角度，则当刻度光栅向右移动

12、时，波纹向上移动，相反，如果刻度光栅向左移动，则波纹向下移动。32、3.5.3识别并安装彼此错开1/4间距的两个电光元件，当光栅移动时，由于波纹通过两个狭缝的时间不同，所以两个电光元件得到的电信号波形相同，但有90个不同。 如果其中一方是参考信号，则可以通过使另一方的信号比参考信号超前或延迟来判定运动方向。 33，3.5.4提高光栅分辨率的措施1 )提高光栅的精度和光栅的密度是有限的2 )倍增常用四倍授权方案光栅的光栅密度为50线mm，采用4个光电元件和4个狭缝，14光栅34，四倍颁奖方案，35，36，3.5.5光栅位置检测装置的特征测量精度高，可用于大量行程测量，易于实现动态测量，测量及数据

13、处理自动化抗干扰性高，振动、油污高精度的光栅制造成本高，37，脉冲编码器根据内部结构和检测方式，电线盘分为接触式、光电式和电磁式3种。 其中，光电编码盘多应用于数控机床，霍尔效应构成的电磁编码盘可作为速度检测元件使用。 另外，也可以分为绝对式和增量式。 3.7 .脉冲编码器、38、增量脉冲编码器、结构及工作原理、信号处理装置、a、b、z、光盘基板、透镜、光源、受光元件、透光狭缝、光栏板输出的波形有6个：取反转信号。a、b、90、 能够从、脉冲的频率得到被测定轴的旋转速度。能够从a、b两相的相位超前、延迟的关系判断被测定轴的旋转方向。 后续的电路能够以a、b两相的90相位差进行细分处理(由4倍频

14、电路实现)。 是受到、a、b、CP、90O、41、z相作用的被测量轴的旋转圈数信号。 的作用后电路，利用a、两相实现差动输入，能够消除远程传输的共模干扰。、z、代码盘旋转一周、42、增量代码盘的规格和分辨率、规格增量代码盘的规格是指代码盘每旋转一周发生的脉冲数，当前市场上提供的规格为36线/10万线/条分辨率(分辨率角)增量编码盘的规格为n行/转：43时，增量编码盘的分辨率的提高方法提高圆周的等分狭缝的密度，增加光盘的发送通道，增加光盘上大小不同的同心圆环狭缝(编码通道) 因增量编码器的缺陷修正数错误(噪声及其他干扰引起)、停电、刀具破损而停止时，事故排除后无法找到事故前执行元件的准确位置，每44 1周有光电传感器输出信号的路径数与代码盘的匝数成比例检测信号按照某种规则编码、45、绝对编码盘的编码方式和特征二进制编码：特征：编码顺序与位置顺序一致，但可能发生非单值性误差。 误差分析：1000、1111、46、格雷码(循环码、格雷码)的特征：由于在任意两个代码之间仅1比特变化，所以可将误差抑制在最小单位。 但是，编码和位置的顺序并不直接规则。47、格雷码的编码方法是从二进制码转换而来的，转换规