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一.光栅传感器的构成及原理 1. 光栅的构成与种类：光栅通常是由在表面上按一定间隔制成透光和不透光的条纹的玻璃构成，称之为透射光栅，或在金属光洁的表面上按一定间隔制成全反射和漫反射的条纹，称为反射光栅。利用光栅的一些特点可进行线位移和角位移的测量。测量线位移的光栅为矩形并随被测长度增加而加长，称之为长光栅；而测量角位移的光栅为圆形，称之为圆光栅。 2. 栅距：光栅的栅距Ｗ＝ａ＋ｂ，a、b分别为不透光（刻痕）和透光（狭缝）条纹的宽度，通常a=b；光栅的精度越高，栅距W就越小；一般栅距可由刻线密度算出，刻线密度为25，50，100，250条/mm。 3.莫尔条纹的形成 将两块栅距相等的光栅面平行安装，且沿刻线方向保持有一个较小的夹角θ时，两块光栅的暗条与亮条重合的地方，形成一条暗带，使光线透不过去；而亮条与亮条重合的地方，形成一条亮带， 部分光线得以通过。这种亮带与暗带形成的条纹称为莫尔条纹，如图所示。 ①平均效应：莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同形成，对光栅的刻线误差有平均作用。 ②对应关系：莫尔条纹近似与刻线垂直，当夹角θ固定后，两光栅相对左右移动一个栅距W时，莫尔条纹上下或下上移动一个节距B，因此，可以通过检测莫尔条纹的移动条数和方向来判断两光栅相对位移的大小和方向。 ③放大作用：由公式B=W/θ可知，当W一定，而θ较小时，可使θ1，则BW。如：长光栅在一毫米内刻线为100条， 则：B=0.01/0.009≈1mm，放大100倍。 5. 光栅传感器的结构 对于线位移测量，两块光栅长短不等，长的随运动部件移动，称为标尺光栅，短的固定安放，称指示光栅；而测量角位移时，一块圆光栅固定，另一块随转动部件转动。 光栅传感器结构为：光源→标尺光栅→指示光栅→光电元件，如图所示。 输出表达式： Ｖ＝Ｖ0＋ＶmCOS[(2π/w)X] 式中，2π/W为空间角频率，W为栅距（信号周期）， X为位移。 由此可知，只要计算输出电压的周期数，便可测出位移量。从而实现了位移量向电量的转换。在一个周期内，V的变化是位移在一个栅距内变化的余弦函数，每一周期对应一个栅距。 如果只用一个光电元件，其输出信号还存在两个问题： ①辨向问题：用一个光电元件元法辨别运动方向； ②精度低；分辨力只为一个栅距W。 2.辨向原理：用两个光电元件相距B/4安装（相当于相差90°空间角，B: 2π=B/4: π/2），如图4.9所示，可以解决辨向问题 3. 细分技术（解决精度问题）当使用一个光电池通过判断信号周期的方法来进行位移测量时，最小分辨力为1个栅距。为了提高测量的精度，提高分辨力，可使栅距减小，即增加刻线密度。另一种方法是在双光电元件的基础上，经过信号调节环节对信号进行细分。  磁 栅 磁栅是一种有磁化信息的标尺，它是在非导磁材料的基体上镀一层均匀的磁性薄膜，并用录音磁头沿长度方向按一定的激光波长(又称节距，用W表示）录上磁性刻度线而构成的。故磁栅又称为磁尺。 磁栅的种类可以分为长磁栅（测量直线位移）和圆磁栅（测量角位移），主要应用于大型机床和精密机床作为位置检测元件。 磁尺测量装置的组成和工作原理 数字编码器 数字编码器是把机械位移转化成相应的电脉冲或数字量进行输出的检测元件。 类型： 1.按测量功用分：码尺（线位移测量）、码盘（角位移测量） 2.按检测原理分：光电式、接触式和电磁感应式 3.按编码的形式分：增量式、绝对式。 增量式：输出的是当前状态与前一状态的差值，即增量值。它通常以脉冲数字形式输出，然后用计数器计取脉冲。 绝对式：按位移量直接进行编码转换,输出结果通常为二进制的数字编码，结果表示的是被测点的绝对位置。 接触式码盘（绝对式脉冲编码器） 绝对式编码器的特点： 可以直接读出角度坐标的绝对值 没有累积误差 电源切除后位置信息不会丢失，分辨率由二进制的位数来决定，若有N条码道， 则角度分辨率为 光电式码盘（增量式脉冲编码器） 步进电动机工作原理及特性 步进电动机工作原理及特性 步进电动机工作原理及特性 步进电动机工作原理及特性 常用控制方式 §第五章 常用控制方式 常用控制方式 §第五章 常用控制方式 常用控制方式 §第五章 常用控制方式 常用控制方式 §第五章 常用控制方式 §3.1 车床的电气控制 ◆ 车床的加工能力： 车削外圆、内圆、端面、螺纹、成型表面以及钻削和铰削加工。 ◆ 车床的基本结构： 床身、主轴变速箱、尾座进给箱、丝杠，光杠、刀架和溜板箱。 CA6140车床电气控制电路 C6140车床结构示意 CA6140车床电气控制电路 ◆主运动分析 车床主运动指的是：主轴