数控技术- 数控检测装置.ppt

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1、第2章数控检测装置主要内容概述旋转变压器感应同步器光栅磁栅编码器1主要内容2.1概述组成：检测元件（传感器）、信号处理装置。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，构成伺服系统闭环或半闭环控制。半闭环控制的数控机床：旋转变压器、编码器等，安装在电机或丝杠上，测量电机或丝杠的角位移间接测量工作台直线位移。闭环控制系统的数控机床：感应同步器、光栅、磁栅等，安装在工作台和导轨上，直接测量工作台的直线位移。半闭环、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

2、决定的。2位置检测装置的精度：系统精度和分辨率系统精度：一定长度或转角范围内测量累积误差的最大值。一般：直线位移检测精度：±0.002～0.02㎜／m；回转角测量精度：±10″／360°系统分辨率：测量元件所能正确检测的最小位移量。目前：直线位移分辨率：1μm，高精度0.1μm；回转分辨率：可达2″。2.1概述3主要内容2.1概述数控系统中的检测装置按检测的物理量不同，分位移、速度和电流三种类型。位移检测装置分类：☆安装位置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

3、字式；☆运动型式回转型和直线型；4主要内容6.1概述数字式模拟式增量式绝对式增量式绝对式回转型增量式脉冲编码器圆光栅绝对式脉冲编码器旋转变压器圆感应同步器圆磁尺多极旋转变压器3速圆感应同步器直线型计量光栅激光干涉仪多通道透射光栅直线感应同步器磁尺3速直线感应同步器绝对值式磁尺位移检测装置分类5主要内容数控机床对检测装置的主要要求1）受温、湿度影响小，工作可靠，抗干扰能力强；2）在机床移动范围内满足精度和速度要求；3）使用维护方便，适合机床运行环境；4）成本低；5）易于实现高速的动态测量。2.1概述

4、6主要内容2.2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，数控机床上常见的角位移测量装置，广泛用于半闭环控制的数控机床。优点：结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要求低（特别是高温、高粉尘的地方）、输出信号幅度大和抗干扰能力强等特点。缺点：信号处理比较复杂。旋转变压器转子轴与电机轴或丝杠连接在一起，实现电机轴或丝杠转角的测量。旋转变压器7主要内容2.2旋转变压器分解器变压器数控机床主要使用无刷旋转变压器，无刷旋转变压器具有输出信号大、可靠性高、寿命长及不用维修等优点。转轴机

5、壳分解器定子变压器定子变压器一次线圈变压器转子变压器二次线圈分解器转子2.2.1旋转变压器的结构8主要内容6.2.2旋转变压器的工作原理原理：电磁感应，当定子加上一定频率的激磁电压时，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电势，其输出电压的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。6.2旋转变压器U1RθUm—激磁电压幅值n—绕组匝数比θ—转子偏转角9主要内容U2＝nUmsinωtsinθ6.2旋转变压器10主要内容6.2旋转变压器11主要内容6.2旋转变压器1c1s1ccos1ssi

6、n使用较广泛的为正余弦旋转变压器：定子有两个绕组——正、余弦绕组k——电磁耦合系数，k<1；θ——相位角，即：转子偏转角。12主要内容2.2旋转变压器定子的两个绕组：分别通以相同幅值、相同频率，但相位差π/2的交流激磁电压U1s＝UmsinωtU1c＝Umsin（ωt+π/2）＝Umcosωt当转子正转时，这两个激磁电压在转子绕组中产生的感应电压经叠加，得到转子的感应电压U2为1．鉴相工作方式U2＝kUmsinωtsinθ＋kUmcosωtcosθ＝kUmcos（ωt-θ）13主要内容2.2旋转变

7、压器当转子反转时，同理，转子的感应电压U2为：U2＝kUmcos（ωt+θ）旋转变压器转子绕组中的感应电压与定子绕组中的励磁电压同频率，但是相位不同，其相位严格随转子偏角θ而变化。测量转子绕组输出电压的相位角θ，即可测得转子相对于定子的转角位置。在实际应用中，把定子正弦绕组励磁的交流电压相位作为基准相位，与转子绕组输出电压相位作比较，来确定转子转角的位置。14主要内容2．鉴幅工作方式2.2旋转变压器定子的两个绕组：分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即U1s＝Umsi

8、nsinωtU1c=Umcossinωt转子正转时，U1s、U1c经叠加，转子感应电压U2为：U2＝kUmsinαsinωtsinθ＋kUmcosαsinωtcosθ＝kUmcos（α－θ）sinωt15主要内容2.2旋转变压器转子反转时，同理有转子感应电压U2为：U2＝kUmcos（α＋θ）sinωt转子感应电压的幅值随转子的偏转角而变化。测量出幅值可测出转角。162.3感应同步器感应同步器原理同旋转变压器，其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。根据用途和结构