位移测量与控制系统.pptVIP

绝对式码盘与增量式码盘有何区别？10码道光电绝对式码盘和增量式码盘透光区不透光区零位标志32145第五章位移测量与控制系统位移测量与控制系统概述位移测量传感器位移测量和控制的应用位移测量是线位移和角位移测量的统称。实际上就是长度和角度的测量。位移是矢量。它表示物体上某一点在两个不同瞬间的位置变化。因而对位移的度量，应使测量方向与位移方向重合，这样才能真实地测量出位移量的大小。01位移测量在工程中应用很广。这不仅因为机械工程中常要求精确地测量零部件的位移、位置和尺寸，而且许多机械量的测量往往可以先通过适当地转换变成为位移的测试，然后再换算成相应的被物理量。例如，在对力、扭矩、速度、加速度、温度、流量等参数的测量中，常常采用这种方法。025.1位移测量与控制系统概述材料成形的加工过程中被加工物料或工件往往先被安装（夹）固定于载物台或工作台上，然后，在三维空间中，通过某种机电传动方式，移动到与加工机构（各类加工头）有特定相对位置要求的待加工位置。由于被加工物料或工件与加工机构有特定相对位置关系，因此，被加工物料或工件被安装（夹）固定于载物台或工作台上后，也可能是加工机构在三维空间中，通过某种机电传动方式，移动到与载物台或工作台有特定相对位置要求的加工位置。无论是工作台移动，还是加工头移动，都属于通过某种机电传动方式达到一刚体在三维空间中的几何位移的测量与控制问题。0102位移测量包括长度、厚度、高度、距离、物位、镀层厚度、表面粗糙、角度等的测量。A测量位移广泛地应用非电量的电测法，能够测量位移的传感器很多，典型的传感器有电阻、电容、电感以及磁电、压电、压磁、光电、霍尔元件等，此外还有超声波、放射线等。此外，近年来各种新型传感器，如光导纤维传感器、电荷耦合器（CCD）传感器等均发展十分迅速，给位移的测量提供了不少新的方法。B位移测量与控制系统中典型的机电传动结构类型丝杠螺母x螺杆，螺母副传动结构θ01齿轮．齿条副传动结构02齿距03齿条04齿轮05θ06x3．凸轮一顶杆副传动结构4．磁性轮一靠模副传动结构1．按位移控制的维数分类2．按位置给定量的性质分类位移控制系统的类型一维二维三维多维位移程序控制系统位移随动控制系统5.2位移测量与控制系统的组成位移随动控制系统的组成位移程序控制系统的组成5.3常用测量方法和装置直线位移的检测1、电感式位移传感器W---线圈匝数Rm---磁路总磁阻li---各段导磁体的长度ui---各段导磁体的磁导率Ai---各段导磁体的截面积(1)变气隙式电感位移传感器—基本形式思考：灵敏度？线性度？线圈铁芯衔铁改进方法？差动式(2)变面积式(3)螺管式蔡萍教材P40图3-5螺管式光栅传感器原理(莫尔条纹)构成：叠合主光栅指示光栅夹角明暗相间条纹莫尔条纹移动条纹宽度：栅距，a-线宽，b-缝宽W=a+b，a=b=W/2主光栅---标尺光栅，定光栅；指示光栅---动光栅光栅位移传感器（Grating）莫尔条纹特性：方向性：垂直于角平分线→与光栅移动方向垂直同步性：光栅移动一个栅距→莫尔条纹移动一个间距放大性：夹角θ很小→BW→光学放大→提高灵敏度准确性：误差平均效应→克服个别/局部误差→提高精度(2)光栅传感器特点①精度高：测长±(0.2+2×10-6L)μm，测角±0.1″②量程大：透射式---光栅尺长（1米），反射式---几十米③响应快：可用于动态测量④增量式：增量码测量→计数断电→数据消失⑤要求高：对环境要求高→温度、湿度、灰尘、振动、移动精度⑥成本高：电路复杂(3)光栅传感器结构1–主光栅尺（定光栅）2–指示光栅（动光栅）3–光电元件4–透镜5–光源透射式结构：反射式结构：光源→指示光栅→透射→主光栅→光电元件光源→主光栅→反射→指示光栅→光电元件1代表性产品：2德国Heidenhain（海德汉）：3封闭式：量程3000mm，分辨力0.1?m4开放式：量程1440mm，分辨力0.01?m5开放式：量程270mm分辨力1nm英国Renishaw（雷尼绍）：01量程：任意分辨力：0.1?m0.01?m