位置检测装置67563

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1、第五章位置检测装置内容提要本章将详细讨论进给伺服系统的各种位置反馈元件——位置检测装置。2021/8/61第五章位置检测装置进给伺服系统是数控系统主要的子系统。如果说CNC装置是数控系统的“大脑”，是发布“命令”的“指挥所”，那么进给伺服系统则是数控系统的“四肢”，是一种“执行机构”。它忠实地执行由CNC装置发来的运动命令，精确控制执行部件的运动方向，进给速度与位移量。而位置检测装置则是CNC系统的“五官”。2021/8/62第一节概述.进给伺服系统.定义：进给伺服系统(FeedServoSystem)——以移动部件的位置和速度作为控制

2、量的自动控制系统。2021/8/63组成：进给伺服系统主要由以下几个部分组成：位置控制单元；速度控制单元；驱动元件(电机)；检测与反馈单元；机械执行部件。位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元++--电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈一、进给伺服系统2021/8/64二、组成及作用组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭

3、环进给伺服系统的重要组成部分。闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服系统时，必须精心选择位置检测装置。2021/8/65三、进给伺服系统对位置测量装置的要求高可靠性和高抗干扰性：受温度、湿度的影响小，工作可靠，精度保持性好，抗干扰能力强；能满足精度和速度的要求：位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率（一个数量级）；位置检测装置最高允许的检测速度应数控机床的最高运行速度。使用维护方便，适应机床工作环境；成本低。2021/8/66四、位置检测装置的分类按输出信号的形

4、式分类：数字式和模拟式按测量基点的类型分类：增量式和绝对式按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型2021/8/67常用位置检测装置分类表2021/8/68第二节.感应同步器感应同步器的结构及分类结构：二尺与导轨平行sincos节距2τ（2mm）节距（0.5mm）绝缘粘胶铜箔铝箔耐切削液涂层基板(钢、铜)定尺（连续感应绕组）：固定在机床的固定部件滑尺（分段励磁绕组：正弦+余弦）：固定在移动部件0.15~0.35mm2021/8/69分类2021/8/610感应同步器的工作原理.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

5、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。感应同步器滑尺上的绕组是励磁绕组，定尺上的绕组是感应绕组。2021/8/611感应同步器的工作原理U0U0θ1USUSUSUSUS定尺滑尺2021/8/612感应同步器的信号处理原理滑尺正旋绕组上加激磁电压Us后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为：Uos=KUScosθ1滑尺余旋绕组上加激磁电压Uc后，与之相耦合的定尺绕组上的感应电压为：Uoc=KUccos（θ1+π/2）=－KUcsinθ12021/8/613滑尺正、余旋绕组上同时加激磁电压Us、Uc时，

6、感应同步器的磁路可是为线性的，根据叠加原理，则与之相耦合的定尺绕组上的总感应电压为：Uo=Uos+Uos=KUScosθ1－KUcsinθ1K—电磁感应系数θ1—定尺绕组上的感应电压的相位角2021/8/614滑尺与定尺相对位移量x的求取：∵2τ:2π=x:θ1∴x=τθ1／π结论：相对位移量x与相位角θ1呈线性关系，只要能测出相位角θ1，就可求得位移量x。根据滑尺正、余旋绕组上激磁电压Us、Uc供电方式的不同可构成不同检测系统——-鉴相型系统和鉴幅型系统。2021/8/615鉴相型系统的工作原理在鉴相型系统中，激磁电压是频率、幅值相同

7、，相位差为π/2的交变电压：US=UmsinωtUC=Umcosωt则：Uo=Uos+Uos=KUScosθ1－KUcsinθ1=KUmsinωtcosθ1－KUmcosωtsinθ1=KUmsin（ωt－θ1）结论：只要能测出Uo与US相位差θ1，就可求得滑尺与定尺相对位移量x。2021/8/616鉴幅型系统的工作原理在鉴幅型系统中，激磁电压是频率、相位相同，幅值不同的交变电压：US=Umsinθ2sinωtUC=Umcosθ2sinωtθ2=πx2／τ（x2是指令位移值）Uo=Uos+Uos=KUScosθ1－KUcsinθ1=KU

8、msinθ2cosθ1sinωt－KUmcosθ2sinωtsinθ1=KUmsin（θ2－θ1）sinωt结论：只要能测出Uo与UC相位差θ1，就可求得滑尺与定尺相对位移量x。2021/8/617几点说明