伺服系统中的常用检测装置

《伺服系统中的常用检测装置》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、5伺服系统中的常用检测装置5.1概述组成：位置测量装置是由检测元件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。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，须精心选择位置检测装置。7/18/20211检测系统的基本特性(1)系统精度是指在一定长度或转角范围内测量积累误差的最大值长度位置检测精度均已达到±0.002-0.02mm/m以内，回转角测量精度达到10″/360°；(2)系统

2、分辨率是测量元件所能正确检测的最小位移量，目前长度位移的分辨率多数为1µm，高精度系统分辨率可达0.1µm，回转分辨率为2″。不同类型数控机床对检测装置的精度和适应速度要求是不同的。7/18/20212（3）线性度是用实测的I/O曲线与拟合直线之间最大偏差和满量程输出的百分比来表示的。（4）灵敏度是指传感器或检测系统输出的变化量和引起此变化的输入变化量的比值。（5）迟滞系统的加载和卸载曲线不重合的程度叫做迟滞。7/18/20213对于大型机床以满足速度要求为主对于中小型机床和高精度机床以满足精度要求为主。系统分辨率的提高，对加工精度

3、有一定的影响，但也不宜过小分辨率的选取通常和脉冲当量的选取方法一样，数值也相同，均按机床加工精度的1/3-1/10选取。机床进给伺服系统所用的检测部件主要有:旋转变压器和脉冲编码器两种，在全闭环时用作位置检测的还有光栅等。7/18/202147/18/202155.1.1对位移检测装置的要求（1）除了对电磁感应有较强的抗干扰能力外，还要求不怕油、水的污染，也要求检测元件被环境温度影响较小。（2）在机床执行部件移动范围内，满足精度和速度响应时间要求直线位移检测装置的分辨率一般在0.0001-0.01mm之间，其测量精度可达±0.001

4、-0.02mm/m。（3）使用维护方便，使用机床工作环境。由于机床在实际加工中有铁屑和切削液的存在，所以检测元件在拖板上安装时也必须有一定的防护罩。（4）成本低7/18/20216对转角测量装置的分辨率在2″时其测量精度可达±10″/360°。（5）对所检测位移信号处理方便指从检测元件中取出的与位移有关的电信号，通过有关电路进行放大、整形、细分、记数等信号处理。一般来说，数字式测量装置的信号处理较方便，而模拟式测量装置的信号处理就较复杂。（6）使用经济。成本低、寿命长。7/18/202175.1.2分类分类增量式绝对式位移传感器回转

5、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--直线感应同步器、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测速发电机、数字脉编码式速度传感器、霍耳速度传感器角度传感器、数字电磁、磁敏式速度传感器电流传感器霍耳电流传感器7/18/202181）按照测量手段将其分为直接测量和间接测量（1）直接测量用实现标定好的测量仪表直接读取被测量结果的方法。（2）间接

6、测量一般在无法进行直接测量时采用，其方法是先对与被测量有确定函数关系的几个参数进行测量，并将结果代入函数关系经过计算得到所需被测量的值。2）偏差式测量、零位式测量和微差式测量7/18/202195.2旋转变压器旋转变压器是一种输出电压与角位移量成连续函数关系的感应式微电机。从物理本质上看，旋转变压器是一种可以转动的变压器,它由定子和转子组成其原、副绕组分别放置在定、转子上，原、副绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角有关。当它的原绕组施加单相交流电压励磁时，副绕组输出电压的幅值将与转子转角有关。7/18/202110分类方法:(1)若按

7、有无电刷来分，可分为接触式和无接触式两种；(2)若按极对数来分，可分为单对极和多对极；(3)若按用途来分，可分为计算用旋转变压器和数据传输用变压器；(4)若按输出电压与转子转角间的函数关系来分，可分为正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、比例式旋转变压器以及特殊函数旋转变压器等四类。7/18/2021115.2.1旋转变压器的结构和工作原理7/18/202112工作原理定子绕组和转子绕组之间产生感应电压。一般定子绕组通激磁电压，转子绕组的感应信号作为输出，有：E2=KEMsinwt旋转变压器在结构上保证其定子和转子之间气隙内磁通分布符合

8、正弦规律，当激磁电压加到定子绕组上时，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电动势，其工作原理如图所示。7/18/202113旋转变压器工作原理7/18/202114旋转变压器原理说明设加到定子绕组的激磁电压为U1=UMsinwt，通过电磁耦