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数控系统位置 检测元件 编码器 4个电刷 谢谢！ 严巍 2010.11.27 * * 概述 数控系统位置检测元件 位置检测元件是进给伺服系统中重要的组成部分，它检测机床工作台的位移、伺服电动机转子的角位移和速度，将信号反馈到伺服驱动装置或数控装置与预先给定的理想值比较，得到的差值用于实现机床位置或速度的控制。 检测元件的精度一般用分辨率表示，它是检测元件所能正确测量的最小数量单位，它由检测元件本身的品质以及测量电路决定 常用位置检测元件 角位移传感器 线位移传感器 数控系统位置检测元件 线位移传感器 在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角 。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带，该亮暗带称摩尔条纹。光栅水平方向正反移动时，摩尔条纹上下移动。因为摩尔条纹对栅距的放大作用，摩尔条纹距离为L（L＞＞W），光敏元件将摩尔条纹转换为脉冲信号。每移动一个栅距，即产生一个脉冲信号。 光栅指标：线/mm 如100线/mm，则栅距W=0.01mm，若计数脉冲1000，则光栅移动距离为0.01×1000=10mm 原 理 数控系统位置检测元件 线位移传感器 1. 直线光栅 尺身 可移动电缆 扫描头 透射式光栅 摩尔条纹 概 述 数控系统位置检测元件 线位移传感器 输出信号 数控系统位置检测元件 线位移传感器 倍频技术能在不增加光栅刻线数及价格的情况下提高光栅的分辨力。细分前，光栅的分辨力只有一个栅距的大小。采用4倍频技术后，计数脉冲的频率提高了4倍，相当于原光栅的分辨力提高了3倍，测量步距是原来的1/4，较大地提高了测量精度。 倍频前 倍频后 倍 频 有一直线光栅，每毫米刻线数为50，细分数为4细分，则： 分辨力? =W /4 =（1mm/50）/4 =0.005mm=5?m 采用细分技术，在不增加光栅刻线数（成本）的情况下，将分辨力提高了3倍。 数控系统位置检测元件 角位移传感器 ? 轴式 套式 电信号 二进制编码 脉冲 ? 外观 数控系统位置检测元件 角位移传感器 位置反馈 ? x 通过测量滚珠丝杠的角位移?，间接获得工作台的直线位移x，构成位置半闭环伺服系统。 x＝t/360?× ? 螺母 丝杠 螺距 测量方式 数控系统位置检测元件 角位移传感器 1 1 1 1 337.5 ? 输出n位二进制编码，每一个编码对应唯一的角度。 ? 0 0 0 0 0? 0 0 0 1 22.5 ? 0 0 1 0 45 ? 1 1 1 1 337.5 ? 1. 绝对式测量（ABS） 二进制编码 数控系统位置检测元件 角位移传感器 4位二进制码盘 （导电为“1”，非导电为“0”） 最小分辨角 ?＝360°／2n 当n＝4，?＝360°／24＝22.5° 分辨角 数控系统位置检测元件 角位移传感器 绝对式光电码盘 增量式光电码盘 码盘 数控系统位置检测元件 角位移传感器 ? 输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应一个分辨角?，对脉冲进行计数N，就是对? 的累加，即，角位移? ＝?N。 如： ?＝0.352?，脉冲N＝1000，则： ? ＝ 0.352?×1000＝ 352? ? 2. 增量式测量（INC） 输出信号及分辨角 数控系统位置检测元件 角位移传感器 码盘 光栏板 LED 零位标志（一转脉冲） 光敏元件 ? ? ?＝360°／条纹数 ? 透光条纹 内部结构 数控系统位置检测元件 角位移传感器 90? A B A B 光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90?相位，用于辨向。当码盘正转时，A信号超前B信号90?；当码盘反转时，B信号超前A信号90?。 辨向 数控系统位置检测元件 角位移传感器 A B A B A 超前于B 90°，正向 A 滞后于B 90°，反向 辨向脉冲信号 数控系统位置检测元件 角位移传感器 ? ?/4