机床数控技术(第4版)课件：位置检测装置.pptx

机床数控技术;第1节概述

位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床对位置检测装置的要求如下：

1）满足精度、速度和机床工作行程要求

2）工作可靠，抗干扰能力强，适应生产现场工作环境；

3）易于安装，维护方便，成本低；

;位置检测装置按工作条件和测量要求不同，有下面几种分类方法：

（1）直接测量和间接测量

直接测量

间接测量

;第2节光栅;;;3)莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例

当光栅尺移动一个栅距P时，莫尔条纹也刚好移动了一个条纹宽度W。只要通过光电元件测出莫尔条纹的数目，就可知道光栅移动了多少个栅距，工作台移动的距离可以计算出来。若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动方向也相反。;;例如，当标尺光栅向右运动时，莫尔条纹向上移动，信号ID2，超前1／4周期，反之，当标尺光栅向左移动时，莫尔条纹向下移动，信号ID1超前1／4周期。;;;3应用（光栅位移－数字转换系统）

当光栅移动一个栅距，莫尔条纹便移动一个条纹宽度，理论上光栅亮度变化是一个三角波形，但由于漏光和不能达到最大亮度，被削顶削底后而近似一个正弦波（见图5-20）。硅光电池将近似正弦波的光强信号变为同频率的电压信号（见图5-21），经光栅位移—数字变换电路放大、整形、微分输出脉冲。每产生一个脉冲，就代表移动了一个栅距那么大的位移，通过对脉冲计数便可得到工作台的移动距离。;;

;第3节脉冲编码器;位置检测装置;

;;图示为辨向环节框图和波形图。脉冲编码器输出的交变信号A,ā,BB，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ā1微分（上升沿微分）后得到和脉冲系列，作为计数脉冲。;图辨向环节波形图;;光电脉冲编码器用于数字脉冲比较伺服系统;;由图可以看出，码道的圈数就是二进制的位数，且高位在内，低位在外。其分辨角

θ＝360o/24=22.5o，

若是n位二进制码盘，就有n圈码道，

分??角θ＝360o/2n，

码盘位数越大，所能分辨的角度越小，测量精度越高。若要提高分辨力，就必须增多码道，即二进制位数增多。

目前接触式码盘一般可以做到9位二进制，光电式码盘可以做到18位二进制。;;例如，二进制码1101对应的葛莱码为1011，其演算过程如下：

1101（二进制码）

1101（不进位相加，舍去末位）

1011（葛莱码）;第4节旋转变压器;2;;;;;;;;;;第5节感应同步器;位置检测装置;BarScale

;TapeScale

;;;

;;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5-4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。

;;;;;图有指令脉冲时序波形;;谢谢！