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6.2 编码器工作原理
《 数控机床电气控制》 第6章 检测装置 6.1 伺服系统对检测装置的要求 6.2 编码器工作原理 6.3 光栅测量装置 6.4 感应同步器 6.5 旋转变压器 6.6 磁栅 6.7 测速发电机 6.2 编码器工作原理 6.2.1 光电式增量编码器 6.2.2 光电式绝对编码器 6.2.3 高精度脉冲编码器 6.2.4 手摇脉冲发生器和主轴位置编码器 6.2.1 光电式增量编码器 编码器是数控机床中常用的角度检测装置,常与伺服电动机或丝杠同轴安装,检测伺服电动机或丝杠的转角。 按编码器的不同读数方法,可分为绝对编码器和增量编码器两种; 按其工作原理不同,可分为接触式、光电式和电磁式等几种。 表6-2 光电脉冲发生器 图6-2 光电式增量型编码器示意图 转轴的转数 在刻线盘和扫描刻线板上再加刻一个刻线情况相同的参考标志刻线区。 转轴旋转一圈,它发出一个脉冲信号,可用来计数轴转过的圈数。 增量编码器 编码器的最小可分辨角度(又称测量步幅),是两个方波系列相邻的两个前沿或后沿之间所对应的角度,即1/4刻线周期。 例如,刻线盘的刻线数为900,配合电子四等分电路,则其测量步幅是 360o/(4×900)= 0.1o,如果刻线数再提高,细分程度再增加,则测量步幅可进一步减小。 6.2.2 光电式绝对编码器 光电式绝对编码盘的码制 分为二进制码、循环码、十进制码、十六进制码等 二进制循环码盘的特点 n位循环码盘,有2n不同的编码,分辨率为360o/2n; 当码盘转到相邻的区域时,光电管的输出只有一位发生变化,不会产生粗误差。 6.2.3 高精度脉冲编码器 精度脉冲编码器要求提高光电盘圆周的等分狭缝的密度,实际上变成了圆光栅线纹。 制作工艺高 一个相邻的透光与不透光线纹构成一个节距P,在圆盘的里圈不透光圆环上还刻有一条透光条纹,用来产生一转脉冲信号。 辨向指示光栅上有两段线纹组A和B,每一组的线纹间的节距与圆光栅相同,而A组与B组的线纹彼此错开1/4节距。 指示光栅固定在底座上,与圆光栅的线纹平行放置,两者间保持一个小的间距。 当圆光栅旋转时,光线透过这两个光栅的线纹部分,形成明暗相间的条纹,被光电元件接受,并变换成测量脉冲,其分辨率取决于圆光栅的一圈线纹数和测量线路的细分倍数。 图6-5 光电脉冲编码器结构示意图 6.2.4 手摇脉冲发生器和主轴位置编码器 1.手摇脉冲发生器 2.主轴位置编码器 1.手摇脉冲发生器 (1)特点 手摇脉冲发生器的原理同脉冲编码器。常用的手摇脉冲发生器,每转产生1000个脉冲,常常是每个脉冲移动1μm的距离,信号波幅为+5V。 (2)作用 慢速对刀及手动调整机床用。 2.主轴位置编码器 (1)特点 主轴位置编码器属于光电脉冲编码器,其线纹通常是1024条/周,经4倍频细分电路为4096P/r,是二进制的倍数,输出信号波幅为5V。 (2)作用 ①加工中心换刀时作为主轴准停用。使主轴定向控制准停在某一固定位置上,以便在该处进行换刀等动作。当数控系统发出M19指令时,利用装在主轴上的位置编码器(通过1:1的齿轮传动)输出的信号使主轴准停在规定的位置上。 ②在车床上,按主轴正反转两个方向使工件定位,作为车削螺纹的进刀点和退刀点,利用Z相脉冲作为起点和终点的基准,保证不乱扣(A、B相差90°,Z相为一圈的基准信号,产生零点脉冲)。 本节结束 * * 王 浩 结束 返回 返回 下一页 0.15,0.3,0.6 3,6,12 3000 /(P/r) 0.25,0.5 5,10 2500 /(P/r) 0.1,0.15,0.2,0.3,0.4 2,3,4,6,8 2000 /(P/r) 每转脉冲移动量/英寸 每转脉冲移动量/mm 脉冲编码器 下一页 上一页 玻璃刻线盘 光源 柱面透镜 扫描刻线板 光电管 有4个刻线区: 每个小刻线区之间错开1/2刻线宽度(1/4刻线周期) 刻有径向直线 下一页 上一页 下一页 上一页 下一页 返回 光源 玻璃刻线盘(码盘) 扫描刻线板 光电管 柱面镜 图6-3 光电式绝对型编码器示意图 下一页 下一页 上一页 图6-4 4位二进制循环码盘 下一页 上一页 下一页 上一页 表6-3 4位循环码真值表 1000 15 1110 11 0100 7 0010 3 1001 14 1111 10 0101 6 0011 2 1011 13 1101 9 0111 5 0001 1 1010 12 1100 8 0110 4 0000 0 循环码 十进制 循环码 十进制 循环码 十进制 循环码 十进制 上一页 返回 下一页 下一页 上一页 印制电路板 光源 圆光栅 指示光栅 光电管组
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