第三章 數(shù)控機床的位置檢測 (PPTminimizer)

1、1 .感應(yīng)同步位置檢測裝置旋轉(zhuǎn)變壓器位置檢測裝置磁尺位置檢測裝置光柵位置檢測裝置激光干涉位置檢測裝置脈沖編碼器，第3章NC機床位置檢測裝置，2，基本要求：1)掌握NC系統(tǒng)中速度檢測裝置的原理和應(yīng)用。 2 )掌握數(shù)控系統(tǒng)中位置檢測裝置的原理和應(yīng)用。 3 )了解數(shù)控系統(tǒng)中的電流檢測元件和應(yīng)用。 重點： 1 )光電脈沖編碼器檢測邏輯電路的原理和波形圖。 2 )光柵尺檢測邏輯電路的原理和波形圖。 難點：方向端計數(shù)器和帶可逆計數(shù)器時的檢測電路構(gòu)成的差異。 第3章NC機床的位置檢測裝置、3、3.1概要位置檢測裝置是NC機床的重要組成部分。 動作：檢測位移和速度，并且將反饋信號與來自數(shù)控裝置的指令信號相比較

2、，構(gòu)成半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制。 4、3.1概要位置檢測裝置是數(shù)控機床的重要組成部分。 動作：檢測位移和速度，并且將反饋信號與來自數(shù)控器的指令信號相比較以構(gòu)成閉環(huán)和半閉環(huán)控制。 5、5、5,3.1.1要求溫度、濕度影響小，工作可靠，長期保持精度，在抗干擾能力強的機床作動器工作范圍內(nèi)，能滿足精度和速度要求，維護容易，適應(yīng)機床工作環(huán)境的成本低廉。 檢測元件的精度指標：系統(tǒng)精度累積誤差的最大值(0.0010.02mm/m，10/360 )取以系統(tǒng)分辨率能夠正確檢測的最小位移量0.0010.01mm，2(1/31 )的測定信號是電脈沖，將它們直接發(fā)送到數(shù)值控制裝置進行比較、處理特點：測量量被轉(zhuǎn)換為脈沖數(shù)，

3、易于顯示和處理的測量精度取決于測量單位，幾乎與范圍無關(guān)的測量裝置比較簡單，脈沖信號的抗干擾性強。 7、7、7,3.1.2位置檢測裝置的分類模擬式測定：用電壓變化、相位變化等連續(xù)變量表示被測定。 感應(yīng)同步器的1線間距(2mm )內(nèi)的信號相位變化等，主要用于小范圍的測量。 特點：測量量直接測量，無需轉(zhuǎn)換的小范圍實現(xiàn)高精度測量，技術(shù)成熟。8、增量式：只測量位移量。 測量單位為0.01mm，每移動0.01mm就發(fā)出脈沖信號。 優(yōu)點：裝置簡單，每對中點都是測量的起點。 在輪廓控制的數(shù)控機床中多采用這種方式。 缺點：在增量檢測系統(tǒng)中，移動距離由測量信號的計數(shù)讀出，如果計數(shù)錯誤，則以后的測量結(jié)果完全錯誤。

4、一旦發(fā)生什么事故，就無法恢復(fù)。 絕對公式：相對于測量的任意點的位置用固定的零點標記。 各被測定點有對應(yīng)的測定值。 9、位置檢測裝置的工作原理的分析要點1 )檢測的位移反映在位置檢測元件的哪個部分？ 2 )如何將位移轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電信號檢測量？ 3 )用電檢測信號的哪個量(脈沖振幅相位頻率)標定位移量的大小？10、3.2感應(yīng)同步器測量裝置3.2.1結(jié)構(gòu)和工作原理工作原理：電磁耦合原理、位移、旋轉(zhuǎn)角電信號滑塊和定尺相互平行，保持一定的間距。 滑動尺隨交流勵磁電壓、正弦規(guī)則變化的磁場、尺上感應(yīng)電壓、尺上感應(yīng)電壓隨位移的變化而變化(相同頻率)。11、滑動標尺位置、感應(yīng)電壓、移動距離、感應(yīng)電壓根據(jù)滑動標尺

5、、定尺位置而變化，12、規(guī)則：滑動標尺移動1間距的感應(yīng)電壓根據(jù)侑弦波形而1周期2變化，1間距內(nèi)：根據(jù)檢測的變化1間距內(nèi)的動作模式：相位動作模式(相位檢測型系統(tǒng))振幅動作模式(監(jiān)幅型系統(tǒng))相位動作模式：提供給滑動標尺的勵磁信號是頻率、振幅相同，相位角相差90的交流電壓。 振幅動作方式：滑塊標尺線圈的相位相同，頻率相同，但通過振幅不同的勵磁電壓。14、3.2.2相位測量系統(tǒng)、相位工作方式：提供給滑動標尺的勵磁信號是頻率、振幅相同、相位角相差90的交流電壓。 (15 )、兩繞組定尺上的感應(yīng)電壓：根據(jù)線性重疊原理，定尺上感應(yīng)電壓的總電壓：上式說明了感應(yīng)電壓U2與相位的關(guān)系。 16、3.2.2相位檢測系

6、統(tǒng)檢測定尺上的感應(yīng)電壓的相位，可以得到位移值：相位檢測系統(tǒng)構(gòu)成框圖、指令信號、反饋信號(感應(yīng)電壓)、誤差信號、17、3振幅動作方式：定尺上的感應(yīng)電壓：定尺上的感應(yīng)電壓： (正、侑) 、振幅工作方式：結(jié)論：感應(yīng)電壓的振幅隨指令規(guī)定的位移量與表的實際位移量之差的正弦規(guī)則而變化，20、3.2.3監(jiān)幅測量系統(tǒng)、監(jiān)幅系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，脈沖混頻器將指令脈沖與反饋脈沖進行比較，得到跟蹤誤差，DA變換后模擬21、作業(yè)課：序號：姓名：1 .解釋：對刀儀點刀的部位工件原點機床的原點編程原點2 .填空：脈沖當(dāng)量的值越取得，加工精度越高。 銑削工件的外側(cè)輪廓時，請采用切口/切口。 22、3.3旋轉(zhuǎn)變壓器位移檢測裝置(自學(xué)

7、)旋轉(zhuǎn)變壓器是小型交流電機的角度測量元件。 在結(jié)構(gòu)上與兩相繞組型異步電動機相同，由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成，定子繞組是變壓器的一次邊，轉(zhuǎn)子繞組是變壓器的二次邊。 勵磁電壓與定子線圈連接，勵磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H，結(jié)構(gòu)簡單，動作敏感，環(huán)境無特殊要求，維護方便，輸出信號幅度大，抗干擾性強，工作可靠。 工作原理：當(dāng)勵磁電壓U1施加于定子繞組時，通過電磁耦合在轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電壓，轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)，因此當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸與定子繞組的磁軸垂直旋轉(zhuǎn)時，如圖(a )所示，勵磁磁通不通過轉(zhuǎn)子繞組的橫截面，因此感應(yīng)電壓U2為0 當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸從垂直位置旋轉(zhuǎn)任意角度時，轉(zhuǎn)子繞組的產(chǎn)

8、生感應(yīng)電壓U2為：U1=Umsin t U2=k U1 sin=ksin t sin，23，利用成為解算器動作原理圖的記錄磁的原理，將以一定周期變化的正弦波或脈沖電信號檢測時，用拾取磁頭將磁尺上的磁信號變換為電信號，用檢測電路進行處理后，修正測量磁尺間的磁頭的位移量。 特點：使用環(huán)境條件要求低，對周圍磁場抗干擾性強，在油污、粉塵多的場所使用具有良好的穩(wěn)定性。 25、26、磁尺測量裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理：磁尺是在銅、不銹鋼、玻璃等非磁導(dǎo)率材料的基體上，涂敷、化學(xué)沉積或電鍍1020um的磁導(dǎo)率材料(Ni-Co或Fe-Co合金)的磁信號的間距一般為0.05、0.1 為了防止磁頭引起的磁性膜的磨損，一般

9、在磁性膜上涂層厚度12mm的耐磨損性塑料保護層。 磁頭是進行磁電轉(zhuǎn)換的逆變器，將反映空間位置的磁信號輸送到檢測電路。一般錄音機上的磁頭輸出電壓振幅與磁通變化率成比例，是速度響應(yīng)型磁頭。 根據(jù)數(shù)控機床的要求，為了在低速運動和靜止時也能進行位置檢測，需要采用磁通響應(yīng)型磁頭。27、3.5光柵位置檢測裝置光柵有數(shù)十年的歷史，測量長度、角度、速度、加速度、振動和行走等。 這是一種多用于數(shù)控機床閉環(huán)系統(tǒng)的檢測裝置。 物理光柵的刻度細，光柵間距為0.0020.005mm，光譜分析、波長測量、校正量、光柵間距為0.0040.25mm，常用于數(shù)字測量系統(tǒng)，校正量光柵：玻璃透射光柵光源可垂直入射，信號寬度大，讀取

10、頭結(jié)構(gòu)簡單金屬反射光柵鋼尺、鋼帶照片腐蝕、金剛石刀劃線熱膨脹系數(shù)與機床一致，安裝調(diào)整方便、長、不易損壞、28、 3.5.1光柵檢驗的工作原理構(gòu)成： 1光源2聚光鏡3刻度光柵長短光柵保持0.050.1mm的間隙. 29，3.5.2莫爾條紋的產(chǎn)生刻度光柵和指示光柵的光柵間距指示光柵在自身平面內(nèi)相對于刻度光柵僅傾斜微小角度，兩個光柵的刻度線相交當(dāng)光通過聚光透鏡垂直照射與比例光柵平行的光線時，在與兩個光柵條紋相交的鈍角二等分線的方向上交替出現(xiàn)明暗，間隔相等的粗短條紋稱為橫紋。 形成原因：對于粗光柵主要是遮光積分效果，對于細光柵，光線在線串衍射后是干涉結(jié)果。 30、莫爾條紋的特征1 )放大作用2 )平均

11、效應(yīng)莫爾條紋是由幾條線形成的，例如，每毫米100線的格子，10mm長的莫爾條紋，等亮帶是由2000條記分線交叉形成的。 由于面向個別柵極線的間距誤差(或缺陷)被平均化，短周期誤差的影響大幅消除。 因此，波紋的間距誤差取決于晶格得分線的平均誤差。 云紋的特征1 )放大作用2 )平均效果3 )當(dāng)云紋的運動規(guī)則柵格向左或向左俯仰時，云紋也相應(yīng)地向上或向下精確地移動間距w。 此外，關(guān)于莫爾條紋的移動，如果標尺格柵不移動，則將指示格柵逆時針旋轉(zhuǎn)小角度后，如果使標尺格柵向石頭移動，則莫爾條紋向下移動，相反，如果標尺格柵向左移動，則莫爾條紋向上移動。 如果使指示光柵繞時間校正旋轉(zhuǎn)小角度，則當(dāng)刻度光柵向右移動

12、時，波紋向上移動，相反，如果刻度光柵向左移動，則波紋向下移動。32、3.5.3識別并安裝彼此錯開1/4間距的兩個電光元件，當(dāng)光柵移動時，由于波紋通過兩個狹縫的時間不同，所以兩個電光元件得到的電信號波形相同，但有90個不同。 如果其中一方是參考信號，則可以通過使另一方的信號比參考信號超前或延遲來判定運動方向。 33，3.5.4提高光柵分辨率的措施1 )提高光柵的精度和光柵的密度是有限的2 )倍增常用四倍授權(quán)方案光柵的光柵密度為50線mm，采用4個光電元件和4個狹縫，14光柵34，四倍頒獎方案，35，36，3.5.5光柵位置檢測裝置的特征測量精度高，可用于大量行程測量，易于實現(xiàn)動態(tài)測量，測量及數(shù)據(jù)

13、處理自動化抗干擾性高，振動、油污高精度的光柵制造成本高，37，脈沖編碼器根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式，電線盤分為接觸式、光電式和電磁式3種。 其中，光電編碼盤多應(yīng)用于數(shù)控機床，霍爾效應(yīng)構(gòu)成的電磁編碼盤可作為速度檢測元件使用。 另外，也可以分為絕對式和增量式。 3.7 .脈沖編碼器、38、增量脈沖編碼器、結(jié)構(gòu)及工作原理、信號處理裝置、a、b、z、光盤基板、透鏡、光源、受光元件、透光狹縫、光欄板輸出的波形有6個：取反轉(zhuǎn)信號。a、b、90、 能夠從、脈沖的頻率得到被測定軸的旋轉(zhuǎn)速度。能夠從a、b兩相的相位超前、延遲的關(guān)系判斷被測定軸的旋轉(zhuǎn)方向。 后續(xù)的電路能夠以a、b兩相的90相位差進行細分處理(由4倍頻

14、電路實現(xiàn))。 是受到、a、b、CP、90O、41、z相作用的被測量軸的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)信號。 的作用后電路，利用a、兩相實現(xiàn)差動輸入，能夠消除遠程傳輸?shù)墓材８蓴_。、z、代碼盤旋轉(zhuǎn)一周、42、增量代碼盤的規(guī)格和分辨率、規(guī)格增量代碼盤的規(guī)格是指代碼盤每旋轉(zhuǎn)一周發(fā)生的脈沖數(shù)，當(dāng)前市場上提供的規(guī)格為36線/10萬線/條分辨率(分辨率角)增量編碼盤的規(guī)格為n行/轉(zhuǎn)：43時，增量編碼盤的分辨率的提高方法提高圓周的等分狹縫的密度，增加光盤的發(fā)送通道，增加光盤上大小不同的同心圓環(huán)狹縫(編碼通道) 因增量編碼器的缺陷修正數(shù)錯誤(噪聲及其他干擾引起)、停電、刀具破損而停止時，事故排除后無法找到事故前執(zhí)行元件的準確位置，每44 1周有光電傳感器輸出信號的路徑數(shù)與代碼盤的匝數(shù)成比例檢測信號按照某種規(guī)則編碼、45、絕對編碼盤的編碼方式和特征二進制編碼：特征：編碼順序與位置順序一致，但可能發(fā)生非單值性誤差。 誤差分析：1000、1111、46、格雷碼(循環(huán)碼、格雷碼)的特征：由于在任意兩個代碼之間僅1比特變化，所以可將誤差抑制在最小單位。 但是，編碼和位置的順序并不直接規(guī)則。47、格雷碼的編碼方法是從二進制碼轉(zhuǎn)換而來的，轉(zhuǎn)換規(guī)