第6章数控机床的检测技术啊.pptVIP

第 6 章 数控机床的检测技术 6.2 位置伺服控制6.2.1 开环、闭环、半闭环位置控制系统 6.3 检测装置常用类型 6.4 光电编码器 光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下，透过光电码盘和光栅板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把此光信号转换成电信号，通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出。输出的波形有六路： 6.5光栅尺和磁栅尺 6.6 旋转变压器 * * 6.1 概述 在闭环、半闭环数控系统中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台（或刀具）按规定的轨迹和坐标移动。位置检测装置要求： (1) 在机床工作台移动范围内，能满足精度和速度的要求。不同类型的数控机床对检测装置的精度和速度要求不一样。通常要求检测元件的分辨度（即检测的最小位移量）在0.0001~0.01mm之内，测量精度在±0.01~±0.02mm以内。运动速度为0~30m/min。 （2）在机床的工作环境下，能可靠地工作，亦即受温度影响小，抗干扰能力强，并能长期保持精度。 （3）使用、维护简单方便，适应机床工作环境。 （4）便于处理检测位置信号 （5）成本低。 1）开环伺服系统 开环伺服系统不需要位置检测与反馈。 特点：结构简单、运行平稳、易于控制、价格低 廉，使用和维修简单。但精度不高，低速不稳 定，高速扭矩小。 2）半闭环伺服系统 半闭环伺服系统的位置检测装置一般安装在电动机的轴上，或滚珠丝杠轴端，通过测量角位移间接地测量出移动部件的直线位移，然后反馈到数控系统中，与系统中的位置指令值进行比较，用比较后的差值控制移动部件移动，直到差值消除时才停止移动。 特点：系统容易达到较高的位置增益，不发生振荡现象，它的快速性好，动态精度高，传动机构的误差会影响到移动部件的位置精度。 3）闭环伺服系统 闭环伺服系统的位置检测装置直接安装在机床移动部件上，如工作台上装直线位置检测装置，将检测到的实际位置反馈到数控系统中。 特点：控制精度高、调试和稳定困难，导致调整闭环环路时必须要降低位置增益，这又会对跟随误差与轮廓加工误差产生不利影响。 所以采用闭环方式时必须增大机床的刚性，改善滑动面的摩擦特性，减少传动间隙，这样才有可能提高位置增益。 6.2.2 幅值伺服系统 其信号的幅值反映机械的实际位置。 6.2.3 相位伺服系统 其信号的相位反映机械的实际位置。 脉冲编码器又俗称码盘，是一种回转式数字测量元件，通常装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式。根据内部结构和检测方式码盘可分为接触式、光电式和电磁式3种。 其中，光电码盘在数控机床上应用较多，而由霍尔效应构成的电磁码盘则可用作速度检测元件。另外，它还可分为绝对式和增量式两种。 工作台 丝杠 编码器 电机 6.4.1 增量式编码器 1—转轴 2—发光二极管 3—光栅板 4—零标志 5—光敏元件6—码盘 7印制电路板 8电源及信号连接座 a b z 码盘基片 透镜 光源 光敏元件 透光狭缝 光栅板 节距τ m+τ/4 信号处理装置 光电编码器的光栅板上有三组条纹A、B及Z A组和B组的条纹彼此错开1/4节距，两组条纹相对应的光敏元件所产生的信号彼此相差90o，当光电码盘正转时，A信号超前B信号90o。当光电码盘反转时B信号超前A信号90o。利用这一相位关系即可判断电动机转向。 A B 90° Z …… 码盘转一圈 A、B两相的作用 根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移； 根据脉冲的频率可得被测轴的转速； 根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。 后续电路可利用A、B两相的90°相位差进行细分处理（四倍频电路实现）。 A B CP 90O Z相的作用 被测轴的周向定位基准信号； 被测轴的旋转圈数记数信号。 的作用 后续电路可利用正反两相实现差分输入，以消除远距离传输的共模干扰。 Z …… 码盘转一圈 增量式码盘的规格及分辨率 规格： 增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数； 现在市场上提供的规格从 36线/ 转 到 10万线 /转 ； 选择：①伺服系统要求的分辨率； ②考虑机械传动系统的参数。 设增量式码盘的规格为 n 线/转： 则分辨率（分辨角）： 结构和工作原理 码盘基片上有多圈码道，且每码道的刻线数相等； 对应每圈都有光电传感器； 输出信号的路数与码盘圈数成正比； 检测信号按某