数控技术(检测2)

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1、5.3.2光栅测量装置的数字变换从上分析可知，光栅移动一个栅距ω，莫尔条纹移动了一个条纹间距W。电压输出按正弦函数周期变化，通过电路整形处理，变成脉冲输出。脉冲数和条纹数与移过的栅距数一一对应。故有：X=Nω其中：X——位移量N——条纹数ω——栅距光栅传感器实现了位移量由非电量到电量的转换，但为了辨别位移的方向，提高测量精度及数字显示，要把传感器输出的信号输入显示表做进一步处理。1）辨向原理位移是有方向的，当工作台正向移动时，得到的脉冲数累加，反向移动时从已累加的脉冲数减去反向移动的脉冲数。为了实现这一想法，在相距W/4（

2、条纹间距）的位置上设置光栅元件1和2，得到两个相位差90°的正弦信号u1和u2插入到辨向电路中。辨向点路原理图工作原理：设正向位移时，u1比u2输出电压超前90°相位角，u1、u2经整形放大后，得到两个方波信号u1′,u2′。从正向移动各点方波可得，Y1输出为0，Y2有信号输出，该信号对应于移过莫尔条纹数。Y1、Y2输入到触发器，使触发器Q=1，=0；在触发器控制下，可逆计数器做加法计算。H输入到可逆计数器时钟输入端，记录正向位移量。当测量反向位移时，u2超前u190°相位角。Y1有信号输出，Y2输出为0；触发器Q=0，=1

3、，计数器做减法计数。反向位移量由Y1输入到可逆计数器的时钟输入端，以记录反向位移量。—Q—Q光栅测量系统图光栅四倍频电路当指示光栅相标尺光栅相对移动时，四个硅光电池Pl，P2、P3、P4产生四路相差90°相差的正弦信号。将两组相差180°两个正余弦信号1、3和2、4分别送入两个差动放大器，输出经放大整形后，得两路相差90°的方波信号A和Bo。A和B两路方波一路经微分器微分后，得到前沿的两路尖脉冲A’和B’；另一路经反向器，得到分别与A和B相差180°的两路等宽脉冲C和D。C和D再经微分器微分后，得两路尖脉冲C’和D‘。四路尖

4、脉冲按相位关系经与门和A、B、C、D相与，再输出给或门，输出正反向信号．其中A’B、AD’、C’D、B’C分别通过Y1、Y2、Y3、Y4输出给或门H1，得正向脉冲，而BC’、AB’、A’D、CD’通过Y5、Y6、Y7、Y8输出给或门H2，得反内脉冲。当正向运动时，H1有脉冲信号输出，H2则保持低平；而反向运动时，H2有脉冲信号输出，H1则保持低电平。这样，当栅距为l/50mm(20μm)时：四倍额后每个脉冲当员为5μm，即分辨率提高了4倍。2）细分技术（倍频技术）光栅输出给数控装置的信号有两种，方波信号和正弦波号。对方波信号

5、，可进行二倍频和四倍频处理，但最高为四倍频；对连续变化的正弦波信号，可采用相位跟踪细分，进一步提高分辨率。其原理是将输出信号与相对相位基难信号比较，当相位差超过一定门槛时，移相脉冲门输出移相脉冲，同时使相对相位基准信号跟踪测量信号变化。这样每一移相脉冲使相对相依基准移相360／n度，即可实现n倍细分，有八倍频、十倍频、二十倍频或更高。5.3.3光栅读数头光栅读数头是位置信号的检出装置，是光栅与电子线路转换的部件。由光源、指示光栅、光学系统及光电元件等组成。有以下几种形式：1分光读数头分光读数头即细光栅的莫尔条纹因光线通过线纹

6、衍射后，产生干涉结果。光栅法向以α角入射的光线，在标尺光栅G1分为0级和1级衍射光后，指示光栅G2再次衍射分为4种组合；相互干涉形成莫尔条纹。这种光栅莫尔条纹反差较强，但栅距小。直射读数头2直射读数头这种读数头用于25-125线/mm的玻璃透射光栅系统。光源Q发出的光经透镜L变成平行光，照射在光栅G1和G2上，把G2形成的莫尔条纹聚集在焦平面上的光电管P上。5-4反射读数头3反射读数头（如图5-4所示）这种读数头用于25~50线/mm以下的反射光栅系统。平行光以与光栅法平面成β入射角照射在光栅G1反射面上，反射光在G2上形成

7、莫尔条纹经L2聚焦在焦平面的光电管P上。4等倍透镜系统（如图5-5所示）光栅栅距很小，两光栅间距也很小，如果不能保证标尺光栅和指示光栅之间的安装间距，就不能得到正确的信号，因此在实际使用中常采用等倍透镜系统，它是在指示光栅和标尺光栅之间装上等倍透镜L3和L4，这样G1的象以同样大小投影在G2上形成莫尔条纹，满足安装要求。图5-5等倍透镜系统5.3.4光栅使用特点●由于光栅的刻线可以制作十分精确，同时莫尔条纹对刻线局部误差有均化作用，因此，栅距误差对测量精度影响较小。●在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接触，没有磨损，因而

8、精度可以长期保持。●光线刻线要求很精确，两光栅之间的间隙及倾斜角都要求保持不变，制造调试比较困难。光学系统易受外界的影响产生误差，同时又有灰尘、油、冷却液等污物的侵入，易使光学系统变质。5.4磁尺位置检测装置组成：磁性标尺、磁头和检测电路组成。原理：利用录磁原理将一定周期变化的方波、正弦波