专题10数字式位移传感器课案.ppt

* * 为光栅设计的专用数据转接器（光栅计数卡） 内部包含以下电路：放大、整形、细分、辨向、报警、阻抗变换等。 * * 为光栅设计的专用信号处理单元 （光栅插补器） 功能同上页 * * 光栅在机床上的安装位置（2个自由度） * * 光栅在机床上的安装位置（3个自由度） 数显表 * * 光栅在机床上的安装位置 （3个自由度）（续） * * 2自由度光栅数显表 X位移显示 Z（Y）位移显示 * * 3自由度光栅数显表 * * 光栅数显表（续） 三座标数显表 * * SDS8-3E 光栅数显箱功能: 公制/英制转换绝对/相对转换线性误差补偿正反方向计算归零插值补偿到达目标值停机PCD圆周分孔200组零位记忆电蚀深度目标值显示实时工作位置显示掉电记忆 * * 光栅数显表（续） 设定按键 * * 安装有直线光栅的数控机床加工实况 防护罩内为直线光栅 光栅扫描头 被加工工件 切削刀具 角编码器安装在夹具的端部 * * 5.3 数字式位移传感器 5.3.1 数字编码器 2）增量码编码器 （2）增量码编码器工作原理 如上图所示，方向道与增量计数道在1-2-3-4变化过程中，完 成一次[0,1]、[1,1]、[1,0]、[0,0]编码，完成一次循环，输给加 法器一个计数脉冲。 用增量码编码器测角速度， 最大测速范围受限于触发器 产生的单次脉宽。此脉宽应 小于一个扇区（bit）所占时 间的一半。如果单次脉冲宽 度为4～6 ?s，其上升时间和恢复时间为200ns，对5000个脉冲/ 转的增量码编码器，最大测速为2000 r/min。 * * 5.3 数字式位移传感器 5.3.1 数字编码器 2）增量码编码器 (3) 磁电式增量码编码器: 磁鼓+磁阻器件+信号处理电路。 磁鼓：在铝基非磁性体上镀l0?m的磁材，再刻录等间距小磁极，磁化后装在被测转轴上； MR+信号处理：放置磁鼓下(间隙0.1~0.01mm) ，MRl与MR2接成差动，磁鼓转动使MR输出变化，再转换成电压变化（近似正弦波），多个检测脉冲的MR成对加到波形整形电路上，将正弦波输入转换为方波/脉冲输出。 * * 角编码器的应用 角编码器除了能直接测量角位移或间接测量直线位移外，可用于数字测速、工位编码、伺服电机控制等。 * * M法测速（适合于高转速场合） T 编码器每转产生 N 个脉冲，在T 时间段内有 m1 个脉冲产生，则转速（r/min)为 ：n = 60m1/（NT） m1 * * 例题 T 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r， 在5s时间内测得65536个脉冲，则转速（r/min)为 ： n = 60 × 65536 /（1024 × 5） r/min = 768 r/min m1 * * T法测速（适合于低转速场合） 时钟脉冲fc 编码器输出脉冲 m2 ··· 编码器每转产生 N 个脉冲，用已知频率fc作为时钟，填充到编码器输出的两个相邻脉冲之间的脉冲数为m2 ，则转速(r/min)为 n = 60fc / （Nm2 ） * * T法测速举例 时钟脉冲fc 编码器输出脉冲 m2 ··· n = 60fc /（Nm2 ） = 60*1000000/（1024*3000） =19.53 r/min 有一增量式光电编码器，其参数为1024p/r，测得两个相邻脉冲之间的脉冲数为3000，时钟频率fc为1MHz ，则转速（r/min)为 ： * * 安装套 编码器的安装方式 1.编码器的套式安装 * * 安装轴 2.编码器的轴式安装 * * 编码器在定位加工中的应用 1—绝对式编码器 2—电动机 3—转轴 4—转盘 5—工件 6—刀具 设该增量式光电编码器的参数为1024 p/r，大、小皮带轮的传动比为5，若希望当加工好元件1后紧接着加工元件8，则电动机转动了多少分之几圈？应等待编码器给出多少脉冲数时，电动机停转？ * * 数控加工中心 * * 编码器在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用 旋转刀库 被加工工件 刀具 角编码器的输出为当前刀具号 角编码器与 旋转刀库连接 * * 用不同的刀具加工复杂的工件 * * 编码器在伺服电机中的应用 利用编码器测量伺服电机的转速、转角，并通过伺服控制系统控制其各种运行参数。 转速测量 转子磁极位置测量 角位移测量 * * 5.3 数字式位移传感器 5.3.2 光栅精密线位移传感器 光栅传感器是一种技术成熟的高精度数字式位移传