数控技术-位置检测装置.ppt

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1、第五章位置检测装置5.1概述5.2旋转变压器5.3感应同步器5.4光栅4.5磁栅4.6编码器1数控机床对检测装置的要求主要有以下几点：（1）要求有较高的可靠性和抗干扰能力检测装置应能抗各种电磁干扰，抗干扰能力要足够强。（2）满足精度和速度的要求随着数控机床的发展，其精度和速度越来越高，因此，要求检测装置必须满足数控机床的高精度和高速度的要求。其分辨率应在0.00.～0.01㎜内，测量精度应满足±0.002～0.02㎜/m，运动速度应满足0～20m/min。5.1概述2（3）便于安装和维护检测装置安装时要满足一定的安装精度要求，安装精度要合理，考虑到

2、影响，整个检测装置要求有较好的防尘、防油污、防切屑等措施。（4）成本低、寿命长不同类型的数控机床对检测系统的分辨率和速度有不同的要求，一般情况下，选择检测系统的分辨率或脉冲当量，要求比加工精度高一个数量级。35.1.1检测装置的分类在当前常用的闭环和半闭环系统中，检测装置根据被测物理量分为位移、速度等类型；按测量方法分为增量式和绝对值式两种；根据运动形式分为旋转型和直线型检测装置。数控机床常用的检测装置见表5-1。数控机床伺服系统中采用的位置检测装置一般分为直线型和旋转型两大类。直线型的位置检测装置用来检测运动位移的直线位移量；旋转型的位置检测装置

3、用来检测回转部件的转动位移量。除了以上位置检测装置，伺服系统中往往还包括检测速度元件，用以检测和调节电动机的转速。常用的测速元件是测速发电机。4分类增量式绝对式位移检测装置旋转型脉冲编码器、自整角机、旋转编码器、感应同步器、光栅角度传感器、光栅、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、霍尔传感器三速感应同步器、绝对值磁尺、光电编码尺、磁性编码器速度检测装置交、直流测速发电机、数字脉冲编码式速度传感器、霍尔速度传感器速度-角度传感器、数字电磁式传感器、磁

4、敏式速度传感器电流检测装置霍尔电流传感器表5-1数控机床检测装置的分类55.1.2数控检测装置的性能指标检测装置放置在伺服驱动系统中。由于所测量的各种物理量不断变化的，因此传感器的测量输出必须能准确、快速地跟随反应这些被测量的变化。传感器的性能指标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的特定函数关系的准确程度称为精度，数控用传感器要满足高精度和高速实时测量的要求。（2）分辨力分辨力是显示装置能够有效辨别的最小示值差。要求其应适应机床精度和伺服系统的要求。分辨率的提高，对提高系统其他性能指标和运行平稳性都很重要。6（3）灵

5、敏度测量装置响应的变化除以相应的激励的变化。实时测量装置灵敏度要高，输出、输入关系中对应的灵敏度要求一致。（4）迟滞对某一输入量，传感器的正行程的输出量和反行程的输出量的不一致，称为迟滞。数控伺服系统的传感器要求迟滞要小。（5）测量范围传感器的测量范围要满足系统的要求，并留有余地。（6）零漂与温漂传感器的漂移量是其重要性能标志，它反映了随时间和温度的改变，传感器测量精度的微小变化。75.1.3位置传感器的测量方式由于工作条件和测量要求的不同，位置传感器有不同的测量方式。5.1.3.1直接测量和间接测量位置传感器按形状可分为直线式和旋转式。用直线式位

6、置传感器测直线位移，用旋转式位置传感器测角位移，则该测量方式称为直接测量。用直线式检测装置测量，可直接反映工作台的实际位移量。但由于检测装置要和行程等长，故其在大型数控机床的应用中受到限制。85.1.3.2数字式测量和模拟式测量数字式测量是以量化后的数字形式表示被测量。得到的测量信号通常是电脉冲形式，它将脉冲个数计数后以数字形式表示位移。模拟式测量是以模拟量表示被测量，得到的测量信号是电压或电流，电压或电流的大小反映位移量的大小。由于模拟量需经/转换后才能被计算机数控系统接受，所以目前模拟式测量在计算机数控系统中应用很少。而数字式测量检测装置简单，

7、信号抗干扰能力强，且便于显示和处理，所以目前应用非常普遍。95.1.3.3增量式测量和绝对式测量按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。增量式测量的特点是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。这样，一个脉冲所代表的基本长度单位就是分辨率，而通过对脉冲计数便可得到位移量。若增量式检测系统分辨率为0.01㎜，则工作台每移动0.01㎜，检测装置便发出一个脉冲，送往微机数控装置或计数器计数。当计数值为100时，表示工作台移动了1㎜。这种检测方法结构比较简单。但是一旦计数有误，后面的测量

8、结果就会发生错误，再有就是在发生某种故障时，尽管故障已经排除，但由于该测量没有一个特定的标志，所以不能找到原来的正确位置。