第部分数控机床检测技术.ppt

一、数控测量装置的性能指标及要求 4、检测元件的分类表 三、数控机床常用检测元件 （一）旋转变压器 无刷旋转变压器的结构 单极旋转变压器的结构和工作原理 2、旋转变压器的应用 Vs=Vmsinα电 sinωt Vc=Vmcosα电 sinωt Us=Umsinωt Uc=Umcosωt （2）鉴幅方式 Us=Umsina电 sinωt Uc=Umcosa电 sinωt 假定激磁电压的a电与定尺、滑尺的实际位置a机不一致时，设a机=a电+Δa，则由式Uθ=KUmsinωtsin(a电-a机) 得： 4、感应同步器的特点 3、光电脉冲编码器的工作原理 上图为辨向环节框图。脉冲编码器输出的交变信号A、A、B、B经过差分驱动和差分接收进入CNC装置，再经过整形放大电路变成二个方波系列A1、B1。将 A1和它的反向信号A1微分（上升沿微分）后得到 A1′和A1′脉冲系列，作为加、减计数脉冲。 4、绝对值编码器 6、绝对编码器 (四）光栅 1）辨向原理 如果传感器只安装一套光电元件，则在实际应用中，无论光栅作正向移动还是反向移动，光敏元件都产生相同的正弦信号，是无法分辨移动方向的。为此，必须设置辨向电路。 图中的P1、P2、P3、P4是四块硅光电池，产生的信号相位彼此相差90o。P1、P3信号是相位差180o的两个信号，接差动放大器放大，得正弦信号。同理，P2、P4信号送另一个差动放大器，得到余弦信号。正弦和余弦信号经整形变成方波A和B，为使每隔1/4节距都有脉冲，把A、B各自反向一次得C、D信号，A、B、C、D信号再经微分变成窄脉冲A′、B′、C′、D′，即在正走或反走时每个方波的上升沿产生窄脉冲，由与门电路把0o、90o、180o、270o四个位置上产生的窄脉冲组合起来，根据不同的移动方向形成正向或反向脉冲。正向运动时，用与门Y1~Y4及或门H1，得到A′B+AD′+C′D+B′C的四个输出脉冲；反向运动时，用与门Y5~Y8及或门H2，得到BC′+ CD′+A′D+ AB′的四个输出脉冲，其波形见图 。 增加线纹密度，能提高光栅检测装置的精度，但制造较困难，成本高。在实际应用中，既要提高测量精度，同时又能达到自动辨向的目的，通常采用倍频或细分的方法来提高光栅的分辨精度，如果在莫尔条纹的宽度内，放置四个光电元件，每隔1/4光栅栅距产生一个脉冲，一个脉冲代表移动了1/4栅距那么大位移，分辨精度可提高四倍，这就是四倍频方案。 （五）磁栅 2、工作原理 若第一组磁头输出信号是： Usc1=Umcos(2πx/λ)sinωt THE END 2、脉冲编码器的结构 如图 圆光栅为一圆盘，在圆盘的圆周上刻有相等间距线纹，分为透明和不透明的部分。圆光栅与工作轴一起旋转。 与圆光栅相对的，平行放置一个固定的扇形薄片，是指示光栅，上面制有相差1/4节距的两个狭缝（在同一圆周上，称为辨向狭缝），使两个光电元件输出信号相位差90°。此外，还有一个零位狭缝（一转发出一个脉冲）。 脉冲编码器通过无键联轴器、十字连接头或键与伺服电动机相连，它的法兰盘固定在电动机端面上，罩上防护罩，构成一个完整的检测装置。 光敏元件 当圆光栅旋转时，光线透过两个光栅的线纹部分，形成明暗相间的条纹。光电元件接收这些明暗相间的光信号，并转换为交替变化的电信号，该信号为两组近似于正弦波的电流信号A和B（见图）。A和B信号相位相差90°，经放大和整形变成方波。通过两个光栅的信号，还有一个“一转脉冲”，称为Z相脉冲，该脉冲也是通过上述处理得来的。Z相脉用来产生机床的基准点。 ωt A B 90° 90° 光电脉冲编码器的输出波形 A B 棕 橙 黄 蓝 绿 灰 白 黑 红 电缆 颜色 屏蔽 端子 Z- Z+ B- B+ A- A+ 0V ５V 定义 6 1 3 7 9 2 4 8 10 针脚号 脉冲编码器输出信号有A、A、B、B、Z、Z等信号，这些信号作为位移测量脉冲，进行位置调节；经过频率/电压变换作为速度反馈信号，进行速度调节。 输入电压常用的有：DC5V、DC12V、 DC24V±5% 差 分 整形放大 Y1 微 分 差 分 整形放大 Y21 微 分 减计数 加计数 增量读数法 B1路方波信号被用作加、减计数脉冲的控制信号，正走时（A超前B），由Y2门输出加计数脉冲，此时Y1门输出为低电平（如下页波形图）；反走时（B超前A），由Y1门输出减计数脉冲，此时Y2门输出为低电平。这种读数方式每次反映的都是相对于上一次读数的