第5章 数控机床的驱动与位置控制终.ppt

第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 b.鉴幅工作方式 给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即 式中 α—激磁绕组中的电气角 则转子上的叠加电压为 (2)感应同步器 感应同步器是利用励磁绕组与感应绕组间发生相对位移时，由于电磁耦合的变化，感应绕组中的感应电压随位移的变化而变化，借以进行位移量的检测。感应同步器按其结构特点一般分为直线式和旋转式两种： 结构与工作原理 第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成,用于直线位移测量,如图(a)所示。 旋转式感应同步器由转子和定子组成,用于角位移测量,如图(b)所示。 感应同步器滑尺上的两分段绕组（正弦绕组和余弦绕组）是励磁绕组，定尺上的连续绕组是感应绕组。定尺固定在床身上，滑尺则安装在机床的移动部件上。当正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与定尺绕组错开1/4节距。滑尺和定尺相对平行安装，其间保持一定间隙（0.05~0.2mm）。通过对感应电压的测量，可以精确地测量出位移量。 标准感应同步器定尺长250mm，滑尺长100mm，节距为2mm。 第5章 数控机床的驱动与位置控制 感应电动势 移动距离 在励磁绕组上加上一定的交变励磁电压，定尺绕组中就产生相同频率的感应电动势，其幅值大小随滑尺移动呈余弦规律变化。滑尺移动一个节距，感应电动势变化一个周期。 当滑尺移动的距离为x时，则对应于感应电势以余弦函数将变化θ角： p t p t q x x = = 2 2 (3)脉冲编码器 光电编码器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。从产生元件上分，脉冲编码器有光电式、接触式、电磁感应式三种，从精度和可靠性来看，光电式较好，数控机床上主要使用的是光电式脉冲编码器。型号用 脉冲数/转（p/r）分，常用的2000，2500，3000p/r, 现在有10万p/r以上的产品。 5.5 数控机床常用的检测装置 第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 增量式光电编码器 它由光源、聚光镜、圆光栅、指示光栅、光敏元件和信号处理电路等组成（如图）。为了判断旋转方向，圆盘的两个窄缝距离彼此错开1/4节距，使两个光电元件输出信号相位差900。 信号处理装置 a b z 圆光栅 透镜 光源 光敏元件 透光狭缝 指示光栅 节距τ m+τ/4 第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 绝对式光电编码器 【工程实例】电机转角位置检测电路 如图表示按二进制编码构成绝对式编码器的工作原理。其中白的部分表示透光，黑的部分表示不透光。当光源通过透光部分并为光电接收器接收时表示“1”信息，反之表示“0”信息。最里层的表示最高位，最外层的表示最低位。 第5章 数控机床的驱动与位置控制 (5)光栅 数控机床上用计量光栅。计量光栅可分为透射式光栅和反射式光栅两大类，均由光源、光栅副(标尺光栅和指示光栅)、光敏元件三大部分组成。计量光栅按形状又可分为长光栅和圆光栅。 5.5 数控机床常用的检测装置 直线光栅通常包括一长和一短两块配套使用，其中长的称为标尺光栅或主光栅，一般固定在机床移动部件上，要求与行程等长。短的为指示光栅或短光栅，其与光源、透镜、光敏元件及信号处理电路装在扫描头中，安装在机床固定部件上。两光栅尺是刻有均匀密集线纹的透明玻璃片，线纹密度为25、50、100、250条/mm等。线纹之间距离相等，该间距称为栅距，测量时它们相互平行放置，并保持0.05~0.1mm的间隙。 第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 工作原理 均匀刻线 主光栅 指示光栅 夹角 明暗相间条纹 莫尔条纹 移动 光栅相对移动一个W，莫尔条纹移动一个B，当光栅移动方向变化时，莫尔条纹移动方向也变化。用光电元件检测莫尔条纹信号的变化就可以测量光栅的位移。 第5章 数控机床的驱动与位置控制 5.5 数控机床常用的检测装置 光栅测量系统 光栅测量系统及信号如图所示，由光源、透镜、标尺光栅、指示光栅、光敏元件和信号处理电路组成。信号处理电路包括差动放大器、整形器和鉴向倍频电路。 当光栅移动一个栅距，莫尔条纹便移动一个条纹宽度，光敏元件将近似正弦波的光强信号变为同频率的电压信号，经光栅位移—数字变换电路放大、整形、微分输出脉冲。每产生一个脉冲，就代表移动了一个栅距那么大的位移，通过对脉冲计数便可得到工作台的移动距离。 第5章 数控机床的驱动与位置