CNC, 检测装置, 数控机床的伺服系统.ppt

第五节 数据采样插补 第五章 计算机数字控制装置（CNC） 第一节 概述 第二节 CNC装置的硬件结构 第六章 检测装置 第一节 概述 第二节 旋转变压器 第三节 感应同步器 第四节 脉冲编码器 第五节 绝对值编码器 第六节 光栅 第七章 数控机床的伺服系统 第一节 概述 第二节 速度控制 第三节 位置控制 一、脉冲编码器的结构组成及分类 光电式 接触式 电磁感应式 二、脉冲编码器工作原理 圆光栅 指示光栅 光敏元件 三、脉冲编码器特点 型号多、精度和可靠性高、线路复杂、应用有局限性 四、脉冲编码器工作方式 1、适应带加减计数要求的可逆计数器，形成加计数脉冲和 减计数脉冲。 差 分 差 分 整 形 整 形 微 分 微 分 减计数 加计数 A B Y1 Y2 A1微分 微分 低电平 差 分 差 分 整 形 整 形 微 分 微 分 减计数 加计数 A超前 （正走） A B A1微分 微分 Y2 Y1 低电平 2、适应有计数控制和计数要求的计数器，形成方向控制信号 和计数脉冲。 R--S 差 分 差 分 整 形 整 形 微 分 微 分 C D 1 2 3 脉冲 高电平 低电平 高电平 高电平 一、绝对值编码器的分类及工作原理 二进制编码、二进制循环码（葛莱码）、二——十进制码 接触式、光电式、电磁式 二、混合式绝对值编码器 一、光栅的结构组成及分类 标尺光栅 光源 透镜 指标光栅 光电元件 驱动线路 光栅 读数头 二、光栅工作原理 莫尔条纹 莫尔条纹特性 1、用平行光照射光栅时，莫尔条纹由亮带到暗带， 再由暗带到亮带，透光强度近似余弦函数。 2、起放大作用。 3、平均误差作用。 4、莫尔条纹移动与栅距之间的移动成比例。 三、光栅特点 型号多、精度和可靠性高、线路复杂、应用有局限性 四、光栅工作方式 a b c d 差分放大 差分放大 整形 整形 方 向 判 别 门 电 路 可 逆 计 数 器 正向脉冲 反向脉冲 微分 微分 反相 Y5 Y6 Y7 Y8 差动放大 整形 差动放大 整形 微分 微分 反相 Y1 Y2 Y3 Y4 ╋ ╋ 正向脉冲 反向脉冲 a c d b (sin) (cos) A B C D D′ B′ C′ A′ 相加 相加 正 向 反 向 主模块1 总线优先权入 总线 总线优先权出 总线 主模块2 入 总线 出 主模块2 入 总线 出 串行总线仲裁连接 并行总线仲裁连接 主模块1 入 总线 出 优先权编码器 译码器 总线 主模块2 入 总线 出 主模块3 入 总线 出 主存储器模块 操作面板，图形显示模块（CPU） 通讯模块（CPU） 自动编程模块（CPU） CNC插补模块（CPU） PLC功能模块（CPU） 位置控制模块（CPU） 主轴控制模块（CPU） CRT/MDI I/O单元 伺服系统 主轴驱动系统 CNC 多CPU共享存储器结构框图 数控机床伺服系统是以机床移动部件的位置和速度为控 制量的自动控制系统，又称随动系统、拖动系统、伺服机构。 一、伺服系统的结构 位置控制模块 速度控制单元 工作台 位置检测 伺服电机 位置反馈 指令 速度环 位置环 二、对伺服系统的基本要求 1、精度高：输出量复现输入量的精确程度 2、稳定性好：给定输入和干扰时稳定性 3、响应好：动态指标 4、调速范围宽：低速无爬行 5、低速大转矩：进给坐标一般恒转矩控制 主轴坐标 低速恒转矩控制 高速恒功率控制 三、伺服系统的分类 （一）按调节理论分类 速度控制单元 工作台 步进电机 指令 1、开环伺服系统 位置控制模块 速度控制单元 工作台 伺服电机 位置反馈 指令 速度环 位置环 位置控制模块 速度控制单元 工作台 位置检测 伺服电机 位置反馈 指令 速度环 位置环 2、闭环伺服系统 3、半闭环伺服系统 * * 一、概述 用于闭环数控系统中 与基准脉冲插补有本质不同 核心问题是计算出一个插补周期各轴的进给量 每一个周期内均为直线进给、直线插补 被拟合的加工曲线为直线时无理论误差 被拟合的加工曲线为圆弧时必有理论误差 高档闭环数控系统中的插补过程一般分粗插补和精插补两步 （一）插补周期与采样周期 插补周期：完成一次插补运算所需的总的时间 包括运算占用CPU的时间、CRT显示占 用时间等 采样周期：完成一次检测及反馈过程所需时间 两次检测之间的时间