《第2章－数控测量装置》.ppt

第2章 数控检测装置  （NC Measuring Devices） 第2章 数控检测装置  （NC Measuring Devices） 2.1 概述 2.2 旋转变压器 2.3 感应同步器 2.4 光栅 2.5 磁栅 2.6 光电脉冲编码器 结构：由定子和转子组成的旋转式小型交流电机，如图 1） ——鉴相方式 由式可见，转子输出电压的相位角和转子的偏转角之间有严格的对应关系，这样，只要检测出转子输出电压的相位角，就可知道转子的转角。由于旋转变压器的转子和被测轴连接在一起，所以，被测轴的角位移就知道了。 感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置，属模拟式测量，二者工作原理相同，其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。 磁栅的外形及结构 磁头与磁尺相对运动时的输出波形演示 特点： 1. 放大作用 用P（mm）表示莫尔条纹的节距，λ(mm)表示栅距，β为光栅线纹之间的夹角，如图所示则有 莫尔条纹节距 P与角度β成反比， β越小，放大倍数越大。 2. 均化误差作用 莫尔条纹是由光栅的大量刻线共同组成，例如，200条/mm的光栅，10mm宽的光栅就由2000条线纹组成，这样栅距之间的固有相邻误差就被平均化了，消除了栅距之间不均匀造成的误差。 3. 莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例 当光栅尺移动一个栅距λ时，莫尔条纹也刚好移动了一个条纹节距p。只要通过光电元件测出莫尔条纹的数目，就可知道光栅移动了多少个栅距，工作台移动的距离可以计算出来。若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动方向也相反。 2.4.2 光栅位移-数字变换电路 １－机床移动部件的位移检测 标尺光栅安装在机床移动部件上，光栅读数头安装在机床固定部件。按摩尔条纹特点，当标尺光栅移动一个栅距时，莫尔条纹移动一个莫尔条纹宽度，即透过任一个窗口的光强变化一个周期。透过观察窗口透过的光强变化的周期数确定标尺光栅移动了一个栅距，测得机床移动部件位移。 光栅测量系统： ２－确定移动部件的方向 从观察窗口a，b，c，d，可以得到4个在相位上依次超前或滞后1/4周期的近似余弦函数的光强变化过程。当标尺光栅沿着一个方向移动时，可得到4个光强信号，a滞后b π/2,…,当摩尔条纹反向移动时，4个光强变化为a超前b π/2, b超前c π/2, …,可以断定标尺光标沿反向移动。从4个观察窗口得到光强度变化的相互超前或滞后关系可确定机床移动部件的移动方向。 ３－移动速度的确定 根据摩尔条纹的特点，标尺光栅的移动位移与摩尔条纹的移动位移成比例。因此，标尺光栅的移动速度和摩尔条纹的移动速度相一致，也与观察窗口的光强变化频率相对应。可根据透过观察窗口的光强变化频率来确定标尺光栅的移动速度，得到机床移动部件的移动速度。 增加线纹密度，能提高光栅检测装置精度，但制造较困难，成本高。实际应用中，既要提高测量精度，同时又能达到自动辨向的目的，通常采用倍频或细分的方法来提高光栅的分辨精度， 　 如果在莫尔条纹的宽度内，放置四个光电元件，每隔1/4光栅栅距产生一个脉冲，一个脉冲代表移动了1/4栅距的位移，分辨精度可提高四倍，即四倍频方案。 Y6 微分 微分 微分 整形 a b d c 差动 放大器 差动 放大器 整形 反相 反相 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y7 Y8 微分 B A D C 或门H1 或门H2 与门 -- 2.5 磁栅（MagneticGrating） 2.5.1 磁栅的结构和工作原理 磁栅价格低于光栅，且录磁方便、易于安装，测量范围宽可超过十几米，抗干扰能力强。磁栅可分为长磁栅和圆磁栅。长磁栅主要用于直线位移