《数控检测装置成教》PPT课件

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1、第2章数控检测装置7/24/20212.1概述组成：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。7/24/2021传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下。1.精度符合输出量与输入量之间

2、特定函数关系的准确程度称作精度。高精度和高速实时测量。2.分辨率分辩率应适应机床精度和伺服系统的要求。3.灵敏度灵敏度高、一致。4.迟滞对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。迟滞小。5.测量范围和量程6.零漂与温漂其它：可靠，抗干扰性强、使用维护方便、成本低等。2.1.1对位置检测装置的要求7/24/20212.1.2检测装置的分类数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。☆安装的位置及耦合方式—直接测量和间接测量；☆测量方法—增量型和绝对型;☆检测信号的类型—模拟式和数字式；

3、☆运动型式—回转型和直线型；☆信号转换的原理—光电效应、光栅效应、电磁感应原理、压电效应、压阻效应和磁阻效应等。7/24/2021表2．1数控机床检测装置分类分类增量式绝对式位移传感器回转型——脉冲编码器、自整角机、旋转变压器、圆感应同步器、光栅角度传感器、圆光栅、圆磁栅多极旋转变压器、绝对脉冲编码器绝对值式光栅、三速圆感应同步器、磁阻式多极旋转变压器直线型——直线应同步器、光栅尺、磁栅尺、激光干涉仪霍耳位置传感器三速感应同步器、绝对值磁尺、光电编码尺、磁性编码器速度传感器交、直流测速发电机、数字脉编码式速度传感器、霍耳

4、速度传感器速度—角度传感器（Tachsyn）、数字电磁、磁敏式速度传感器电流传感器霍耳电流传感器7/24/20212.2旋转变压器54318762图2﹒1旋转变压器结构示意1-转轴2-轴承3-机壳4-转子铁心5-定子铁心6-端盖7-电刷8-集电环7/24/2021旋转变压器（Resolver）简称旋变，又称作解算器或分解器。分类：有电刷、集电环结构和无刷结构单对极元件、多对极元件（或称多极元件）工作原理：电磁感应2.2.1旋转变压器的结构和工作原理定子转子S1R1S2S3S4R2R3R47/24/2021E2=KV1cos

5、α=KVmsinωtcosαα=90°E2=0α=0°E2=KVmSINωt式中:E2—转子绕组感应电势；V1—定子绕组励磁电压V1=Vmsinωt；Vm—电压信号幅值；α—定、转子绕组轴线间夹角；K—变压比（即绕组匝数比）2.2.1旋转变压器的结构和工作原理V1=VmsinωtV1V1E2=0（α=90°）E2=KVmSINωtcosαE2=KVmsinωt（α=0°）7/24/2021鉴相方式Vs=VmsinωtVc=VmcosωtE2=KVmcosα-KVcsinα=KVm(sinωtcosα-cosωtsinα)=K

6、Vmsin(ωt-α)2.22旋转变压器的应用VSVSVsVcE2图2.2定子两相绕组励磁转子输出信号的相位角(ωt-α)与转子的偏转角之间有着严格的对应关系。7/24/20212.鉴幅方式Vs=Vmsinα电sinωtVc=Vmcosα电sinωtE2=KVmcosα机-KVcsinα机=KVmsinωt(sinα电cosα机-cos电sinα机=KVmsin(α电-α机)sinωt2.22旋转变压器的应用VSVSVsVcE2图2.3定子两相绕组励磁感应电势（E2）是以ω为角频率、以Vmsin(α电-α机)为幅值的交变电压

7、信号。若电气角α电已知，只要测出E2幅值(利用E2=0)，便可间接的求出机械角α机，从而得出被测角位移。7/24/20212.3感应同步器1.感应同步器结构sincos节距2τ（2mm）节距τ（0.5mm）绝缘粘胶铜箔铝箔耐切削液涂层基板(钢、铜)滑尺定尺7/24/2021包括定尺和滑尺，用制造印刷线路板的腐蚀方法在定尺和滑尺上制成节距T(一般为2mm)的方齿形线圈。定尺绕组是连续的，滑尺上分布着两个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。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

8、，其间保持一定间隙（0.05~0.2mm）。7/24/20212.感应同步器的工作原理在滑尺的绕组中，施加频率为f（一般为2~10kHz）的交变电流时，定尺绕组感应出频率为f的感应电动势。感应电动势的大小与滑尺和定尺的相对位置有关。设正弦绕组供电电压为Us，余弦绕组供电电压为Uc，移动距离