数控技术第5章课案.ppt

* 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 ω 摩尔条纹 标尺光栅 指示光栅 光栅节距 摩尔条纹节距 θ W 光栅倾角 工作原理 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 W、ω、θ之间的关系 BC=ABsin(θ/2) 其中 BC=ω/2 ， AB=W ， W=（ω/2）/sin(θ/2) 由于θ很小，θ单位为rad时， Sin(θ/2) ≈ θ/2 W ≈ ω/ θ 莫尔条纹放大原理 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 主光栅 莫尔条纹的性质: 1.当用平行光束照射光栅时,透过莫尔条纹的光强度分布近似于余弦函数; 2.起放大作用; 3.实现平均误差的作用; 4.莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例 莫尔条纹形成原理 令k= W/ω = 1/θ,则k为放大比。 如ω=0.01mm，取θ=0.002 rad = 0.11o 则W=5mm, K=500, 即放大500倍，这样光栅节距虽小，摩尔条纹的节距却有5mm，因此摩尔条纹清晰可见，易于测量。 摩尔条纹是由许多根刻线共同形成的，这样可使光栅的节距误差得到平均化。 光栅横向移动一个节距ω，摩尔条纹正好沿刻线上 下移动一个节距W，或者说在光栅刻线的某一位 置，摩尔条纹明--暗--明变化一个周期，这为光 元件的安装与信号检测提供了良好的条件。 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 （1） 位移大小的检测 （2） 位移方向的检测 （3） 速度的检测 5.2.3 光栅信息处理 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 光强度信号转变为电压信号 放大 整形 鉴向倍频 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 ENB ENA * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 5.3 编码器 编码器又称码盘，是一种旋转式测量元件，通常装在被测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。 编码器是一种按一定的编码形式，将一个圆盘分成若干等分，并利用电子、光电或电磁器件，把代表被测位移量大小的各等分上的编码转换成便于应用的其他二进制表达方式的测量装置。 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 编码器的分类 根据使用的计数制不同，有二进制编码、二进制循环码（格雷码）、余三码和二一十进制码等编码器 根据输出信号的形式的不同，可分为绝对值式编码器和脉冲增量式编码器 根据内部结构和检测方式可分为接触式、光电式和电磁式三种 根据在机床上安装形式的不同分为内装式编码器和外装式编码器，内装式编码器和伺服电动机同轴联接在一起，伺服电动机再和滚珠丝杠连接，编码器在进给传动链的前端；二是外装式编码器连接在滚珠丝杠末端。外装式包含的传动链误差比内装式多，位置控制精度较高；但内装式安装方便 。 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 5.3.1 接触式编码盘 接触式码盘是一种绝对值式的检测装置，可直接把被测转角用数字代码表示出来，且每一个角度位置均有表示该位置的唯一对应的代码。 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 注意： 根据与电刷串联的电阻上有无电流通过，可用相应的二进制代码表示。 码道的圈数就是二进制的位数，且高位在内，低位在外。由此可以推断出，若是n位二进制码盘，就有n圈码道，且圆周均分2n等分，即共有2n个数据来分别表示其不同位置，所能分辨的最小角度α为：α＝360°/2n。 目前接触式码盘一般可以做到8～14位二进制。若要求位数更多，则采用组合码盘，一个粗计码盘，一个作为精计码盘。精计码盘转一圈，粗计码盘依次转一格。 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 * 南京理工大学 机械工程学院 黄新燕 缺点及解决方法 易引起非单值性误差：对于4位二进制码盘，由于电刷错位会产生从0（0000）到15（1111）之间的读数误差，一般称这种误差为非单值误差。 解决方法： （1）采用双电刷，即在编码盘的不同位置分别安装一组电刷，并且当一组电刷位于过渡线上时，另一组电刷位于中间。这样，根据两组电刷的空间位置和测得的编码值进行比较判断，可推算出正确的测量值。 （3）采用特殊代码即循环码。其特点是：相邻两个代码间只有一位数变化，即由1变为0，由0变为1，这样，由于电刷安装不准确而产生的误差最多不超过一个编码单