数控系统位置检测元件学习教案

1、会计学1数控系统位置数控系统位置(wi zhi)检测元件检测元件第一页，共19页。 概述概述(i sh)(i sh)数控系统位置数控系统位置(wi zhi)检测检测元件元件 位置检测元件(yunjin)是进给伺服系统中重要的组成部分，它检测机床工作台的位移、伺服电动机转子的角位移和速度，将信号反馈到伺服驱动装置或数控装置与预先给定的理想值比较，得到的差值用于实现机床位置或速度的控制。 检测元件(yunjin)的精度一般用分辨率表示，它是检测元件(yunjin)所能正确测量的最小数量单位，它由检测元件(yunjin)本身的品质以及测量电路决定 第1页/共19页第二页，共19页。 常用位置常用位置

2、(wi zhi)(wi zhi)检检测元件测元件角位移传感器线位移(wiy)传感器数控系统位置检测数控系统位置检测(jin c)元元件件 第2页/共19页第三页，共19页。 线位移线位移(wiy)(wiy)传感器传感器 在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角在透射式直线光栅中，把主光栅与指示光栅的刻线面相对叠合在一起，中间留有很小的间隙，并使两者的栅线保持很小的夹角 。在两光栅的刻线重合处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带，该亮暗带称摩尔条纹。光栅水平方向正反移动。在两光栅的刻线重合

3、处，光从缝隙透过，形成亮带；在两光栅刻线的错开处，由于相互挡光作用而形成暗带，该亮暗带称摩尔条纹。光栅水平方向正反移动(ydng)时，摩尔条纹上下移动时，摩尔条纹上下移动(ydng)。因为摩尔条纹对栅距的放大作用，摩尔条纹距离为。因为摩尔条纹对栅距的放大作用，摩尔条纹距离为L（LW），光敏元件将摩尔条纹转换为脉冲信号。每移动），光敏元件将摩尔条纹转换为脉冲信号。每移动(ydng)一个栅距，即产生一个脉冲信号。一个栅距，即产生一个脉冲信号。光栅指标：线光栅指标：线/mm 如如100线线/mm，则栅距，则栅距W=0.01mm，若计数若计数(j sh)脉冲脉冲1000，则光栅移动距，则光栅移动距离为

4、离为0.011000=10mml 原原 理理数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第3页/共19页第四页，共19页。 线位移线位移(wiy)(wiy)传感传感器器1. 直线直线(zhxin)光栅光栅尺身尺身可移动可移动(ydng)电缆电缆扫描头扫描头透射式光栅透射式光栅摩尔条纹摩尔条纹l 概概 述述数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第4页/共19页第五页，共19页。 线位移线位移(wiy)(wiy)传感传感器器l 输出输出(shch)信信号号数控系统位置数控系统位置(wi zhi)检测检测元件元件 第5页/共19页第六页，共19页。 线位移线位移(wiy)(wiy)传传感器感器 倍

5、频技术能在不增加光栅倍频技术能在不增加光栅(gungshn)(gungshn)刻线数及价格的情况下提高光栅刻线数及价格的情况下提高光栅(gungshn)(gungshn)的分辨力。细分前，光栅的分辨力。细分前，光栅(gungshn)(gungshn)的分辨力只有一个栅距的大小。采用的分辨力只有一个栅距的大小。采用4 4倍频技术后，计数脉冲的频率提高了倍频技术后，计数脉冲的频率提高了4 4倍，相当于原光栅倍，相当于原光栅(gungshn)(gungshn)的分辨力提高了的分辨力提高了3 3倍，测量步距是原来的倍，测量步距是原来的1/41/4，较大地提高了测量精度。，较大地提高了测量精度。 倍频倍

6、频(bi pn)前前 倍频后倍频后l 倍倍 频频 有一直线光栅，每毫米刻线数为有一直线光栅，每毫米刻线数为50，细分数为，细分数为4细分，则：细分，则： 分辨力分辨力 =W /4 =（1mm/50）/4=0.005mm=5 m 采用细分技术，在不增加光栅刻线数（成本）的情况下，将分辨力提高了采用细分技术，在不增加光栅刻线数（成本）的情况下，将分辨力提高了3倍。倍。数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第6页/共19页第七页，共19页。 角位移传感器角位移传感器 轴式轴式套式套式电信号电信号二进制编码二进制编码(bin m)脉冲脉冲(michng) l 外观外观(wigun)数控系统位置检测

7、元件数控系统位置检测元件 第7页/共19页第八页，共19页。 角位移传感器角位移传感器位置位置(wi zhi)反馈反馈 x 通过测量滚珠通过测量滚珠(gnzh)(gnzh)丝杠的丝杠的角位移角位移，间接，间接获得工作台的直获得工作台的直线位移线位移x x，构成，构成位置半闭环伺服位置半闭环伺服系统。系统。xt/360 螺母螺母(lum)(lum)丝杠丝杠螺距螺距l 测量方式测量方式数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第8页/共19页第九页，共19页。 角位移传感器角位移传感器1 1 1 1 337.5 输出n位二进制编码，每一个(y )编码对应唯一的角度。 0 0 0 0 0 0 0 0

8、 1 22.5 0 0 1 0 45 1 1 1 1 337.5 1. 绝对绝对(judu)式测量（式测量（ABS）l 二进制编二进制编码码(bin m)数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第9页/共19页第十页，共19页。 角位移传感器角位移传感器4位二进制码盘位二进制码盘（导电（导电(dodin)(dodin)为为“1”“1”，非导电，非导电(dodin)(dodin)为为“0”“0”） 最小分辨最小分辨(fnbin)(fnbin)角角 3603602n 2n 当当n4， 3602422.5 l 分辨分辨(fnbin)角角数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第10页/共19页第

9、十一页，共19页。 角位移传感器角位移传感器绝对绝对(judu)式光电码盘式光电码盘增量增量(zn lin)式光电码盘式光电码盘l 码盘码盘数控系统位置数控系统位置(wi zhi)检测检测元件元件 第11页/共19页第十二页，共19页。 角位移传感器角位移传感器 输出(shch)信号为一串脉冲，每一个脉冲对应一个分辨角，对脉冲进行计数N，就是对 的累加，即，角位移 N。 如： 0.352，脉冲N1000，则： 0.3521000 352 2. 增量增量(zn lin)式测式测量（量（INC）l 输出输出(shch)信号及信号及分辨角分辨角数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第12页/共1

10、9页第十三页，共19页。 角位移传感器角位移传感器码盘码盘光栏板光栏板LED零位标志零位标志(biozh)(biozh)（一转脉冲）（一转脉冲）光敏元件光敏元件(yunjin)(yunjin) 360条纹条纹(tio wn)数数 透光条纹透光条纹l 内部结构内部结构数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第13页/共19页第十四页，共19页。 角位移传感器角位移传感器90 ABAB 光敏元件所产生光敏元件所产生(chnshng)(chnshng)的信号的信号A A、B B彼此相差彼此相差9090相相位，用于辨向。当码位，用于辨向。当码盘正转时，盘正转时，A A信号超信号超前前B B信号信号9

11、090；当码；当码盘反转时，盘反转时，B B信号超信号超前前A A信号信号9090。l 辨向辨向数控系统位置检测数控系统位置检测(jin c)元件元件 第14页/共19页第十五页，共19页。 角位移传感器角位移传感器ABABA 超前于超前于B 90，正向，正向(zhn xin)A 滞后滞后(zh hu)于于B 90，反向，反向l 辨向脉冲辨向脉冲(michng)信号信号数控系统位置检测元件数控系统位置检测元件 第15页/共19页第十六页，共19页。 角位移传感器角位移传感器 / /4细分前细分前4细分后细分后 在现有编码器的条件在现有编码器的条件下，通过细分技术能提下，通过细分技术能提高编码器

12、的分辨力。细高编码器的分辨力。细分前，编码器的分辨力分前，编码器的分辨力只有一个分辨角的大小只有一个分辨角的大小。采用。采用4 4细分技术后，计细分技术后，计数脉冲的频率提高了数脉冲的频率提高了4 4倍倍，相当于将原编码器的，相当于将原编码器的分辨力提高了分辨力提高了3 3倍，测量倍，测量分辨角是原来分辨角是原来(yunli)(yunli)的的1/41/4，提高了测量精度，提高了测量精度。l 倍频倍频(bi pn)数控系统位置检测数控系统位置检测(jin c)元件元件 第16页/共19页第十七页，共19页。 角位移传感器角位移传感器 一转（360）CC 在码盘里圈，还有一在码盘里圈，还有一条狭缝条狭缝C C，每转能产生一，每转能产生一个脉冲个脉