第五章数控检测装置适用专业 : 机设

数控技术及编程 第五章数控检测装置适用专业:机设

第五章数控检测装置 第一节概述第二节旋转变压器第三节感应同步器第四节光栅第五节光电脉冲编码器

第一节概述 检测元件是闭环、半闭环伺服系统的重要组成部分。 1．对位置检测装置的要求 1)工作可靠，抗干扰性强； 3)使用维护方便，适应机床的工作环境； 2．位置检测装置的分类 2)能满足精度和速度的要求； 4)成本低。

第二节旋转变压器 1. 旋转变压器结构旋转变压器是—种转角检测元件。它是一种小型的交流发电机，由定子和转子组成。定子绕组能通过固定在壳体上的接线柱直接引出，转子绕组有两种不同的引出方式，根据转子绕组的引出方式，旋转变压器分有刷和无刷两种。有刷式旋转变压器的转子绕组通过滑环和电刷直接引出。无有刷式旋转变压器由旋转变压器本体和附加变压器两大部分组成。

E 2 q w q w = = = V V sin t E KV V cos KV cos sin t K—电磁耦合系数 — 1 m 2 s 1 m 的幅值 V — m 转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，θ=90。　　若转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则角代表的是丝杠转过的角度，它间接反映了机床工作台的位移。 q 第二节旋转变压器 2. 旋转变压器工作原理旋转变压器一般采用正弦绕组的绕组形式。当激磁电压加到定子绕组上时，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电动势。设在定子绕组上的激磁电压为，通过电磁耦合，转子绕组将产生感应电动势则：

第三节感应同步器 感应同步器是利用电磁耦合原理，将位移或转角转变为电信号的位置检测元件。根据结构特点可分为：旋转式和直线式两种。 1. 感应同步器的结构定尺和滑尺的基板由与机床热膨胀系数相似的钢板做成、钢板上用绝缘粘结剂贴有铜箔，并利用照相腐蚀的办法做成印制绕组。感应同步器定尺和滑尺绕组的节距相等，均为２τ，这是衡量感应同步器精度的主要参数，工艺上要保证其节距的精度。

V S K — 电磁耦合系数 — 的幅值 q w q w = = = V V V KV cos V sin KV t cos sin t V S s m B S m m q — 反映的是定尺和滑尺的相对移动的距离x。 x x q p p = = 2 第三节感应同步器 t t 2 2. 感应同步器的工作原理设是加在滑尺任一绕组上的激磁交变电压：定尺绕组上的感应电动势为：当滑尺移动的距离为X时，则对应于感应电势以余弦函数将变化θ角：

ì ì 圆光栅透射光栅 í í 长光栅 î 反射光栅 î 第四节光栅 1．光栅的结构光栅通常作为高精度数控机床的位置检测元件，将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给数控装置，实现闭环位置控制。光栅分类为：透射光栅是在玻璃表面上制成一系列平行等距的透光缝隙和不透光的栅线，反射光栅是在金属的镜面上制成全反射和漫反射间隔相等的条纹。条纹之间的距离称为栅距。光栅检测装置主要由光源、聚光镜、标尺光栅、指示光栅和光敏元件。

指示光栅 标尺光栅光栅检测装置的组成第四节光栅 2、光栅的工作原理

第四节光栅 3、光栅的效应横向效应纵向效应斜向效应直线效应弧线效应 4、莫尔条纹的特点 1）放大性

第四节光栅 4、莫尔条纹的特点 1）放大性 2）平均效应莫尔条纹是由若干条线纹共同形成的，对个别光栅线纹之间的误差具有平均效应，能消除栅距不均匀所造成的影响。 3）移动规律光栅相对移动一个W，莫尔条纹移动一个B，当光栅移动方向变化时，莫尔条纹的移动方向也变化。

B 第四节光栅 A 5、光栅在数控机床中的应用 • 1. 工作台移动位移的检测 • B→W，可计算出位移x。 • 2.工作台移动速度的检测 • 根据光强的变化频率可推断出两光栅尺的相对位移速度。 • 3.工作台移动方向的检测 • 测量通过A与B的莫尔条纹相位超前滞后关系，可判断出移动方向。

第四节光栅 6、光栅产品简介 a.封闭式光栅尺 c.长度计 b.敞开式光栅尺

第五节光电脉冲编码器 脉冲编码器是一种旋转式的检测角位移的传感器。按编码的方式分为增量式编码器和绝对式编码器；按结构分为接触式编码器、光电式编码器和电磁式编码器。 1.增量式光电编码器

第五节光电脉冲编码器 2.绝对式光电编码器绝对式光电编码器是利用自然二进制或循环二进制编码方式进行光电转换的。图表示按二进制编码构成绝对式编码器的工作原理。其中白的部分表示透光，黑的部分表示不透光。当光源通过透光部分并为光电接收器接收时表示“1”信息，反之表示“O”信息。最里层的表示最高位，最外层的表示最低位。

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