数控机床的位置检测与伺服控制：常用的位置检测装置.pptVIP

位置检测装置的作用： 检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。 对传感器的要求： （1）?工作可靠，抗干扰能力强； （2）?满足精度和速度的要求； （3）易安装、维护，适应机床工作环境； （4）?成本低。 二. 感应同步器 1. 结构 3. 应用 三. 增量式脉冲编码器 是一种旋转式脉冲发生器；增量式测量角位移或者速度 四. 绝对值编码器 五.光栅 iv）莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例 * 数控机床的位置检测与伺服控制 第二节??数控机床的伺服系统概述 第三节??步进电机及其驱动装置 第四节??交流伺服系统 第一节 常用的位置检测装置 概述 传感器按检测信号分类： 一. 旋转变压器 1. 结构 1 常用的位置检测装置 在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。 间接测量角位移 利用互感原理工作 2.基本工作原理 t U U m s w sin = t KU KU U m s B w q q sin sin sin = = Us S1 S2 B1 B2 Z θ 按工作方式分为鉴相式和鉴幅式 3.应用 i）.鉴相式 K为定子和转子线圈匝数之比，即变压比. 只需要测出转子感应电压的相位，就知道转轴的角度。 励磁电压： 感应电势： 感应电势： 根据旋转变压器转子绕组中感应电势的 相位来确定被测位移大小的检测方式。 ii）.鉴幅式 励磁电压： 感应电势： 感应电势： 通过对旋转变压器转子绕组中感应电 势幅值的检测来实现位移检测的。 当改变α ，使U=0，则θ=α 由定尺和滑尺组成，定尺不动，滑尺移动。 工作原理与旋转变压器基本相同 定尺和滑尺绕组结构示意图 利用互感原理工作将位移或转角转变为电信号的位置检测元件。 间接测量直线位移或角位移。 P 2. 工作原理 感应同步器的工作原理图 是加在滑尺任一绕组上的激磁交变电压： 定尺绕组上的感应电动势为： S 设U K q — 电磁耦合系数 — 与位移x相对应的角度。当滑尺相对定尺移动的距离为x时，则对应于感应电势呈余弦函数变化，θ角为： i）. 鉴相式 励磁电压： 感应电势： ii）. 鉴幅式 励磁电压： 感应电势： 当改变α ，使U=0，则θ=α, 而α为已知量，同旋转变压器有： 1. 结构及工作原理 光电脉冲编码器结构示意图 通过记录脉冲的数目，就可以测出转角。测出脉冲的变化率，即单位时间脉冲的数目，就可以求出速度。 2**. 鉴向电路 光电 脉冲编码器鉴向线路 （上升沿微分，异或门） 1.特点及工作原理 直接把被测转角用数字代码表示出来，即每一个角度位置均有其对应的测量代码；它能表示绝对位置，无累积误差；电源切除后，位置信息不丢失。分光电式、接触式和电磁式三种。 例如，二进制码1101对应的葛莱码为1011，其演算过程如下： 1101 （二进制码） 1101（不进位相加，舍去末位） 1011 （葛莱码） 编码特点：葛莱码 用二进制代码做的码盘，如果电刷安装不准，会使得个别电刷错位，而出现很大的数值误差。例如当电刷由位置0111向1000过渡时，可能会出现从8（1000）到15（1111）之间的读数误差，一般称这种误差为非单值性误差。为消除这种误差，可采用葛莱码盘。 葛莱码特点：任何两个相邻数码间只有一位是变化的，每次只切换一位数，把误差控制在最小范围内。 　　位置检测装置．将机械位移或者模拟量转变为数字脉冲，反馈给数控装置，实现闭环控制． 1.结构和种类 光栅读数头示意图 包括： 标尺光栅:固定在机床活动部件上指示光栅:安装在读数头内 2.原理 莫尔条纹 光电转换原理。 P— 栅距 W— 莫尔条纹宽度 iii）均化误差作用 3.莫尔条纹性质 i）平行光照射光栅时，莫尔条纹由亮带到暗带，再由暗带到亮带透过的光强度分布近似于余弦函数。 ii）放大作用： （Ｗ＝P/sinθ） 莫尔条纹是由若干条线纹共同干涉形成的，对个别光栅线纹之间的误差具有平均效应，能消除栅距不均匀所造成的影响； 当光栅移动一个栅距时，莫尔条纹也相应移动一个莫尔条纹宽度W； 若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动方向也相反。 *