第三部分数控机床的伺服系统(位置检测).ppt

光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下，透过光电码盘和光栏板形成忽明忽暗的光信号，光敏元件把此光信号转换成电信号，通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出。输出的波形有六路： 其中， 是 的取反信号。 输出信号的作用及其处理 第二节 数控机床的位置检测 A B CP 90O A、B两相的作用 根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移； 根据脉冲的频率可得被测轴的转速； 根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。 后续电路可利用A、B两相的90°相位差进行细分处理（四倍频电路实现）。 第二节 数控机床的位置检测 Z相的作用 被测轴的周向定位基准信号； 被测轴的旋转圈数记数信号。 Z …… 码盘转一圈 第二节 数控机床的位置检测 增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数； 现在市场上提供的规格从 36线/ 转到 10万线 /转 都有； 选择：①伺服系统要求的分辨率； ②考虑机械传动系统的参数。 增量式码盘的规格 第二节 数控机床的位置检测 二、接触式绝对脉冲编码器 绝对式脉冲编码器可以直接将被测转角转换成相应的代码，没有累计误差，电源切断后，位置信息不丢失。但其结构复杂、价格较贵。 电刷 绝缘体 导体 20 21 22 23 R E + - *机电工程学院 数控加工技术 ——数控机床伺服系统 第二节 数控机床的位置检测 3.2.1 数控机床的位置检测概述 组成：位置检测装置是由检测元件（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，将运动部件现实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。 第二节 数控机床的位置检测 一、进给伺服系统对位置测量装置的要求 高可靠性和高抗干扰性：受温度、湿度的影响小，工作可靠，精度保持性好，抗干扰能力强； 能满足精度和速度的要求：位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率（一个数量级）； 位置检测装置最高允许的检测速度应为数控机床的最高运行速度； 使用维护方便，适应机床工作环境； 成本低。 多极旋转变压器 、绝对脉冲编码器、绝对值式光栅 回转型——脉冲编码器、旋转变压器、圆感应同步器 、圆光栅、圆磁栅 位移 传感器 霍耳电流传感器 电流 传感器 数字电磁、磁敏式速度传感器 交、直流测速发电机 、 数字脉编码式速度传感器 、霍耳速度传感器 速度 传感器 三速感应同步器 、绝对值磁尺、光电编码尺 、磁性编码器 直线型——直线感应同步器 、光栅尺、磁栅尺 绝 对 式 增 量 式 分 类 第二节 数控机床的位置检测 二、数控机床中检测方式的分类 3.2.2 旋转变压器 第二节 数控机床的位置检测 旋转变压器是一种角度测量装置。其结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰强，工作可靠。 一、旋转变压器结构 旋转变压器在结构上和两相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边，分有刷和无刷两种。在有刷结构中，定子与转子上均为两相交流分步绕组。两相绕组轴线相互垂直。转子绕组的端点通过电刷和滑环引出。 第二节 数控机床的位置检测 4.2 4 3 1 8 7 6 2 旋转变压器结构示意1-转轴 2-轴承 3-机壳 4-转子铁心 4.2-定子铁心 6-端盖 7-电刷 8-集电环 第二节 数控机床的位置检测 旋转变压器是根据互感原理工作的。它的结构保证了其定子和转子之间的磁通呈正（余）弦规律。定子绕组加上励磁电压。通过电磁耦合，转子绕组产生感应电压。其输出电压的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。感应电压随着转子的偏转的角度呈正（余）弦变化： E2= KU1 cos α= KUm sinωtcos α 式中: E 2—转子绕组感应电势； U1—定子绕组励磁电压 U1=Umsinωt； Um—电压信号幅值； α—定、转子绕组轴线间夹角； K—变压比 二、旋转变压器工作原理 U1=Umsinωt U1 U1 E 2=0 （α= 90°） E 2=KUmsinωtcosα E 2= KUmsinωt （α= 0°） 第二节 数控机床的位置检测 可见，旋转变压器转子绕组的输出电压是转子角位移的函数。 VS VS Us Uc E2 定子两相绕组励