第6章位置检测装置..pptVIP

格雷码码盘（右） 光电脉冲编码器用于数字脉冲比较伺服系统 放大环节 指令信号 比较器 伺服电机 反馈信号 工作台 图 数字比较伺服系统 6.5.2 光电式编码器 光电式脉冲编码器通常与电机做在一起，或者安装在电机非轴伸端，电动机可直接与滚珠丝杠相连，或通过减速比为i的减速齿轮，然后与滚珠丝杠相连，那么每个脉冲对应机床工作台移动的距离可用下式计算： 6.5.3 编码器的应用 式中 δ —脉冲当量（mm/脉冲）； S—滚珠丝杠的导程（mm）； i—减速齿轮的减速比； M—脉冲编码器每转的脉冲数（p/r）。 i 1个脉冲（θ） -----------------------------------------δ mm M个脉冲(360o，1转)—M/i个脉冲（1 /i转）---- S×1 /i mm 推导： 式中 δ —脉冲当量（mm/脉冲）； S—滚珠丝杠的导程（mm）； i—减速齿轮的减速比； M—脉冲编码器每转的脉冲数（p/r）。 6.5.2 编码器的应用 位移测量 转过角度－－计量脉冲数目 速度－－计量脉冲频率 转向－－A组B组信号相位关系 主轴控制 主轴旋转与坐标轴进给的同步 主轴定向准停控制 恒线速切削控制 测量速度 回参考点控制－－零标志脉冲 6.5.3 编码器的应用 本章小结 1.旋转变压器 感应同步器 结构 绕组、定尺、滑尺 光栅结构 编码器的结构 编码方法 编码器的工作原理 光栅工作原理 主光栅，指示光栅，光栅读数头 莫尔条纹 2.光栅 3.脉冲编码器 鉴相、鉴幅工作方式 定子、转子 / 若设定尺绕组节距为2τ，它对应的感应电压以余弦函数变化了，当滑尺移动距离为时，则对应感应电压以余弦函数变化相位角。由比例关系 可得 设表示滑尺上一相绕组的激磁电压 则定尺绕组感应电压为 式中 K—耦合系数； Um—激磁电压的幅值； ω—激磁电压的角频率； θ—与位移对应的角度。 感应电压的幅值变化规律就是一个周期性的余弦曲线。在一个周期内，感应电压的某一幅值对应两个位移点，如图中M、N两点。为确定唯一位移，在滑尺上与正弦绕组错开1/4节距处，配置了余弦绕组。同样，若在滑尺的余弦绕组中通以交流励磁电压，也能得出定尺绕组感应电压与两尺相对位移的关系曲线，它们之间为正弦函数关系(图中OP)。若滑尺上的正、余弦绕组同时励磁，就可以分辨出感应电压值所对应的唯一确定的位移。 E A V 2 M N 正弦绕组 余弦绕组 B D C O P 1. 鉴相工作方式 供给滑尺的正、余弦绕组的激磁信号是频率、幅值相同，相位相差900的交流励磁电压 根据叠加原理，定尺上的总感应电压为 通过鉴别定尺感应输出电压的相位，即可测量定尺和滑尺之间的相对位移。例如定尺感应输出电压与滑尺励磁电压之间的相位差为3.60，当节距为2mm的情况下，表明滑尺移动了? 有两种工作方式，鉴相式和鉴幅式。 应用 0.02mm 2. 鉴幅工作方式 供给滑尺上正、余弦绕组的励磁电压的频率相同、相位相同但幅值不同。 式中 α—给定的电气角。 则在定尺绕组产生的总感应电压为 式中 θ—与位移对应的角度。 鉴幅式伺服系统是以位置检测信号的幅值大小来反映机械位移的数值，并以此作为位置反馈信号与指令信号进行比较构成闭环伺服系统。 由式可知，若电气角α已知，只要测出U2的幅值，便能求出与位移对应的角度θ。实际测量时，不断调整α，让幅值为零。设初始位置时，α=θ，U2＝0，当滑尺相对定尺移动后，随着θ不断增加，α≠θ，U2 ≠ 0 。若逐渐改变α值，直至α=θ，U2＝0，此时α的变化量就代表了θ对应的位移量，就可测得机械位移。 6.4 光栅 光栅 －－光学原理 根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透射光栅分辨率较反射光栅高，其检测精度可达1μm以上。 从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直线光栅用于检测直线位移。两者工作原理基本相似，本节着重介绍一种应用比较广泛的透射式直线光栅。 直线光栅通常包括一长和一短两块配套使用，其中长的称为标尺光栅或长光栅，一般固定在机床床身上，要求与行程等长。短的为指示光栅或短光栅，装在机床工作台上。两光栅尺是刻有均匀密集线纹的透明玻璃片，线纹密度为25、50、100、250条/mm等。线纹之间距离相等，该间