激光测量系统3激光干涉仪原理.PPT

数控技术及应用 四川电大 2004年10月 细莫尔条纹干涉原理 旋转变压器原理 多级旋转变压器 上述在一转的360内电气变化与机械角变化完全对应。 增加定子或者转子的极对数，在一圈之内使电气角周期性变化若干次数，达到提高精度的目的。 * * １、机械制造中数控技术与装备的内涵？意义？ 2、对产生运动的电机的控制； 3、实现对空间位置和角度的测量； 4、如何控制？因而产生对计算机的硬件与软件需求； 5、控制哪几个运动？直线运动和旋转运动！ 6、控制的精度的何如？需要对系统进行建模并分析！ 7、数控装备的机械结构？ 概述 第一章 电机控制中的测量元件 1、光电编码器 2、旋转变压器 3、霍尔元件 4、激光测量系统 5、陀螺仪测角 6、测速发电机 旋转编码器 角度编码器 第一部分 光电编码器 1、旋转编码器 光电脉冲编码器的结构 两个光栏板，彼此之间错开m+τ/4个节距，当码盘基片随转轴转动时，产生a,b两相相位差为90°的交变信号。 旋转编码器工作原理 光电码盘随被测轴一起转动，在光源的照射下，透过光电码盘和光拦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a、b、z，通过信号处理装置的整形、放大等处理后输出如图所示的6项A、B、C 和取反信号。 输出信号的作用及其处理 A、B 两相的作用 细分处理、角位移、转速、转向 Z 相的作用 周向定位基准、圈数 、 、 的作用 利用 A 、 差分输入消除远距离传输的共模干扰 第一部分 光电编码器 常用的脉冲编码器每转输出的脉冲数有：2000 p/r，2500 p/r，3000 p/r ，高分辨率的脉冲编码器 20000 p/r，25000 p/r，30000 p/r。 第一部分 光电编码器 讨论： 1、如何提高旋转编码器的精度？ 2、如何提高旋转编码器的可靠性 第一部分 光电编码器 光栅检测装置基本结构示意图 1—光源， 2—透镜， 3—指示光栅， 4—光电元件， 5—驱动电路，6—标尺光栅 2、角度编码器 第一部分 光电编码器 光栅尺 透射光栅 优点：1）光源垂直入射，信号幅值比较大，信噪比好，光电转换器（光栅读数头）的结构简单；2）光栅每毫米的线纹数多，减轻了电子线路的负担 。 缺点：玻璃易破裂，热胀系数与机床金属部件不一致，影响测量精度。 透射光栅尺的长度一般都在1～2m，常见的线纹密度为每毫米4、10、25、50、100、200、250线。 反射光栅 优点：光栅和机床金属部件的线膨胀系数一致，可用钢带做成长达数米的长光栅。安装面积小，调整方便，适应于大位移测量场所。 缺点：为了使反射后的莫尔条纹反差较大，每毫米内线纹不宜过多，常用线纹数为4、10、25、40、50。 透射光栅 反射光栅 第一部分 光电编码器 光栅检测装置的结构 光栅读数头 与标尺光栅配合起光电转换作用，将位移量转换成脉冲信号输出。 有垂直入射读数头、分光读数头、镜像读数头和反射读数头等。 圆光栅 测量角位移 圆光栅刻有辐射形的线纹，相互间的夹角相等。圆周内线纹的数制一般有二进制、十进制和六十进制等三种形式。直径为Ф270mm，360进制的圆光栅，一周内有刻线10,800条。 第一部分 光电编码器 光栅原理（莫尔条纹） 放大作用； 使栅距的节距误差平均化； 根据莫尔条纹的移动方向可以辨别光栅的移动方向 第一部分 光电编码器 莫尔条纹节距W 与光栅节距ω和倾角θ之间的关系： 由于θ很小，因此 莫尔条纹的特点： 光栅横向移动一个节距ω ，莫尔条纹正好沿刻线上下移动一个节距W，用光电元件检测莫尔条纹信号的变化就可以测量光栅的位移。 光栅尺横向莫尔条纹及其参数 第一部分 光电编码器 第一部分 光电编码器 是由光线通过线纹衍射后产生的干涉结果 ，平面的光波照射到扫描 板上，通过衍射分成1，0，-1光波，它们在相位栅标尺上被衍射，光强的大部分反射在1，和-1衍射级次中。这些光波在扫描掩膜光栅上再次相遇，重新衍射和干涉，此时，主要生成2个序列波，它们以不同的角度离开扫描掩膜。光电元件将这些光强转变成电信号。 第一部分 光电编码器 讨论：角度编码器与旋转编码器的异同点？ 第二部分　转变压器 旋转变压器结构示意图 1—转子轴， 2—外壳，3—分解器定子， 4—分解器定子绕组， 5—变压器一次线圈， 6—变压器转子，7—分解器转子绕组， 8—分解器转子，9—变压器二次线圈， 10—定子线轴 ? 防止气隙磁通畸变加上相互垂直的绕组 第二部分　转变压器 旋转变压器工作原理 分解器绕组的结构保证了定子与转子之间的气隙磁通呈正、余弦规律分布。因此，当转子旋转时，转子绕组内产生感应电势随转子偏转角θ机呈正弦规律