数控检测技术课案.ppt

第 4 章 数控检测技术 索 引 4.1 概 述 组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。 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，将运动部件实际位置反馈到位置控制单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分。 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决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服系统时，必须精心选择位置检测装置。 4.1.1 检测装置的分类 表4．1 数控机床检测装置分类 4.1.2 数控测量装置的性能指标及要求 传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下。 1.精度 符合输出量与输入量之间特定函数关系的准确程度 称作精度。高精度和高速实时测量。 2.分辨率 分辩率应适应机床精度和伺服系统的要求。 3.灵敏度 灵敏度高、一致。 4.迟滞 对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的 输出量的不一致，称为迟滞。迟滞小。 5.测量范围和量程 6.零漂与温漂 其它： 可靠，抗干扰性强、使用维护方便、成本低等。 4.2 旋转变压器 4.2.1 旋转变压器的结构和工作原理 旋转变压器（Resolver）简称旋变，又称作解算器或分解器。 分类：有电刷、集电环结构和无刷结构 工作原理：互感原理 设加到分解器定子绕组的激磁电压为V1=Vmsin t，通过电磁耦合，分解器转子绕组将产生感应电动势E2。当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴相互垂直时，定子绕组磁通不穿过转子绕组，所以转子绕组的感应电动势E2=0，如图4-2(a)所示. 当转子绕组的磁轴自垂直位置转过 时，由于两磁轴平行，此时转子绕组的感应电动势为最大， 即E2=KVmsin t，如图4-2(c)所示. 转子绕组因定子磁通变化而产生的感应电动势为： 4.2 2 旋转变压器的应用 　　由上式可见，旋转变压器转子绕组中的感应电势与定子绕组中的激磁电压同频率，但相位不同，其差值为　。而　正是被测位移，故通过比较感应电势与定子激磁电压信号的相位，便可求出。 2.鉴幅方式 对于旋转变压器的应用，要注意两个问题： (1)在转子每转一周时，转子输出电压将随旋转变压器的极数不同，不只一次的通过零点，容易引起混淆。必须在线路中加相敏检波器来辨别转换点，或限制旋转变压器转子在小于半周期内工作； (2)由于普通旋转变压器属增量式测量，如果转子直接接丝杠，转子转动一周，仅相当于工作台一个丝杠导程的直线位移，不能反映全行程。因此，在数控机床中，要检测工作台的绝对位置，需要增加一个绝对位置计数器，与旋转变压器配合使用。 第11讲 感应同步器 (1)直线式感应同步器 感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构和测量对象的特点可分为直线式和旋转式两种，前者用于测量直线位移，后者用于角位移测量。 直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，定尺与滑尺之间有均匀的气隙。直线式感应同步器是直线条形，它由基板、绝缘层、绕组及屏蔽层组成。 　　考虑到接长和安装，通常定尺绕组做成连续式的单相绕组，滑尺绕组做成分段式的两相正交绕组，如图3-9所示。ss′为正弦绕组，cc′为余弦绕组，定尺与滑尺之间的间隙为0.3mm左右。定尺比滑尺长，其中被全部滑尺绕组所覆盖的定尺有效导体数N称为直线感应同步器的极数。 　　定尺绕组中相邻两有效导体之间的距离称为极距W2，滑尺绕组相邻两有效导体之间的距离为节距W1，一般都通称为节距，用2τ表示，常取为2mm，节距代表了测量周期。绕组节距 ，其中a1、b1分别为导片宽度和间隙，滑尺的节距也可取 。 正弦与余弦两绕组的中心距L1 为： 式中: n—任意正整数。 直线式感应同步器分为标准型、窄型、带型和三重型。三重型结构是在一根尺上有粗、中、精三种绕组，以便构成绝对测量系统。 旋转式感应同步器 旋转式感应同步器的结构，如图4-7所示。定子、转子都用不锈钢、硬铝合金等材料作基板，呈环形辐射状。定子和转子相对的一面均有导电绕组，绕组用厚0.05 mm铜箔构成。基板和绕组之间有绝缘层。绕组表面还要加一层和绕组绝缘的屏蔽层(材料为铝箔或铝膜)。 转子绕组为连续绕组；定子上有两相sin绕组和cos绕组正交绕组，做成分段式，两相绕组交差分布，相差 电角度。属