Chapter5 -2位置控制

1、15.4.1 5.4.1 概述概述 5.4.2 5.4.2 感应同步器感应同步器位置检测装置检测装置5.4 5.4 检测元件检测元件5.4.3 5.4.3 旋转变压器位置检测装置旋转变压器位置检测装置 5.4.4 5.4.4 磁尺位置检测装置磁尺位置检测装置5.4.5 5.4.5 光栅位置检测装置光栅位置检测装置5.4.6 5.4.6 激光干涉位置检测装置激光干涉位置检测装置5.4.7 5.4.7 脉冲编码器脉冲编码器25.4.1 5.4.1 概述概述 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。位置检测装置是数控机床的重要组成部分。作用：检测作用：检测位移位移和和速度速度，并发出反馈信号和数控装置

2、发，并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，构成出的指令信号相比较，构成半闭环半闭环、闭环控制闭环控制。伺服电机伺服电机速度控制速度控制位置控制位置控制工作台工作台脉冲编码器脉冲编码器指令指令3指令指令伺服电伺服电机机速度检速度检测测速度控速度控制制位置控位置控制制位置检位置检测测41 1、要求、要求 1 1）受温度、湿度影响小，工作可靠，能长期保）受温度、湿度影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强；持精度，抗干扰能力强； 2 2）在机床执行部件移动范围内，能满足精度和）在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求；速度的要求； 3 3）使用维护方便，适应机床工作环境；）使用

3、维护方便，适应机床工作环境； 4 4）成本低。）成本低。52 2、检测元件的精度指标、检测元件的精度指标 1）系统精度系统精度： 在一定长度或转角内测量累积误差的最大值。在一定长度或转角内测量累积误差的最大值。 （0.0010.0010.02mm/m0.02mm/m， 10/360 10/360） 2 2）系统分辨率：）系统分辨率： 所能正确检测的最小位移量。所能正确检测的最小位移量。 0.001 0.0010.01mm0.01mm，22 （取（取1/31/31/101/10机床加工精度）机床加工精度）63 3、分类、分类 根据工作条件和测量要求不同，可采用不同的测量方式。根据工作条件和测量要

4、求不同，可采用不同的测量方式。 1 1）按输出信号的形式分类：）按输出信号的形式分类： 数字式测量和模拟式测量；数字式测量和模拟式测量； 2 2）按测量基点的类型分类：）按测量基点的类型分类： 增量式测量和绝对式测量；增量式测量和绝对式测量； 3 3）按位置检测元件的运动形式分类：）按位置检测元件的运动形式分类： 回转型和直线型；回转型和直线型； 4 4）按位置检测元件的安装位置分类：）按位置检测元件的安装位置分类： 直接测量和间接测量。直接测量和间接测量。78工作原理的分析要点工作原理的分析要点 要检测的要检测的位移位移反映在位置反映在位置检测元件的什么部分检测元件的什么部分? ? 如何将位

5、移转换成相应的如何将位移转换成相应的电信号的检测量电信号的检测量? ? 用电的检测信号的用电的检测信号的什么量什么量( (脉冲脉冲 幅值幅值 相位相位 频率频率) )来标定位移量的大小来标定位移量的大小? ?95.4.2 5.4.2 感应同步器位置检测装置感应同步器位置检测装置1 1、感应同步器的结构参数、感应同步器的结构参数直线型感应同步器：由直线型感应同步器：由定尺定尺和和滑尺滑尺组成。组成。圆型感应同步器：由圆型感应同步器：由转子转子和和定子定子组成。组成。102 2、直线型感应同步器的工作原理、直线型感应同步器的工作原理 滑尺与定尺相互平行，并保持一定的间距。滑尺与定尺相互平行，并保持

6、一定的间距。 滑尺通以交流激磁电压，按正弦规律变化的磁场，滑尺通以交流激磁电压，按正弦规律变化的磁场，定尺上感应电压，定尺上感应电压随位移的变化而变定尺上感应电压，定尺上感应电压随位移的变化而变化（相同频率）。化（相同频率）。11 当滑尺任意一绕组加当滑尺任意一绕组加交流激磁电压时，由于电交流激磁电压时，由于电磁感应作用，在定尺绕组磁感应作用，在定尺绕组中必然产生感应电压，该中必然产生感应电压，该感应电压感应电压取决于取决于滑尺滑尺和和定定尺尺的相对位置。的相对位置。12 若励磁电压为：若励磁电压为： tUumsin则在定尺绕组产生感应电势则在定尺绕组产生感应电势e： 式中：式中：Um励磁电压

7、幅值（励磁电压幅值（V V）；）； 励磁电压角频率（励磁电压角频率（rad/srad/s）；）； k比例常数，值与绕组间最大互感系数有关；比例常数，值与绕组间最大互感系数有关； q q滑尺相对定尺在空间的相位角。滑尺相对定尺在空间的相位角。cos sinmekUtq13 感生电势的变化规律感生电势的变化规律 滑尺移动一个节距滑尺移动一个节距2 2t t， 感生电动势按余弦波形变化一个周期感生电动势按余弦波形变化一个周期2 2p p， 在一个节距内：在一个节距内： 结论：结论： 相对位移量相对位移量x与相位角与相位角q q呈线性关系，只要能测呈线性关系，只要能测出相位角出相位角q q，就可求得位

8、移量，就可求得位移量x。pqt2/2/x14 根据滑尺正、余弦绕组上激磁电压根据滑尺正、余弦绕组上激磁电压Us、Uc供电方供电方式的不同可构成不同检测系统。式的不同可构成不同检测系统。 1 1）鉴相型系统）鉴相型系统 2 2）鉴幅型系统）鉴幅型系统3 3、感应同步器输出信号的处理方式、感应同步器输出信号的处理方式 151 1）鉴相方式）鉴相方式 根据感应根据感应输出电压的相位输出电压的相位来检测位移量的一种工作方式。来检测位移量的一种工作方式。 在滑尺上的正弦、余弦励磁绕组上供给同频率、同幅值、相在滑尺上的正弦、余弦励磁绕组上供给同频率、同幅值、相位相差位相差9090的交流电压，即：的交流电压

9、，即：sincossmcmuUtuUtcos sinsincossmcmekUtekUtqq Us和和Uc单独励磁，在定尺绕组上感应电势分别为：单独励磁，在定尺绕组上感应电势分别为：16根据叠加原理，定尺绕组上总输出感应电势根据叠加原理，定尺绕组上总输出感应电势e为：为：cossinsincos2sin()sin()2scmmmmeeekUtkUtkUtkUtxqqpqt 由上式可知，通过鉴别定尺输出的感应电势的相位，就由上式可知，通过鉴别定尺输出的感应电势的相位，就可测量定尺和滑尺之间的相对位置。可测量定尺和滑尺之间的相对位置。例：定尺输出感应电势与滑尺励磁电压之间相位差为例：定尺输出感应电

10、势与滑尺励磁电压之间相位差为3.63.6，在在2 2t t2mm2mm的情况下：的情况下：22xqtp它表明滑尺相对定尺节距为零的位置移动了它表明滑尺相对定尺节距为零的位置移动了0.020.02mm。17 鉴相系统方框图鉴相系统方框图指令信号指令信号 1sin()ktq反馈信号（感应反馈信号（感应电压）电压）sin()ktq1qqq误差信号误差信号182 2）鉴幅方式）鉴幅方式sin sincos sinsmcmuUtuUtsincos sincos sinsinsmcmekUtekUtqq 根据定尺输出的感应电势的振幅变化来检测位移量的一种工根据定尺输出的感应电势的振幅变化来检测位移量的一种

11、工作方式。在滑尺的正弦、余弦绕组上供给同频率、同相位，但不作方式。在滑尺的正弦、余弦绕组上供给同频率、同相位，但不同幅值的励磁电压，即：同幅值的励磁电压，即：两电压分别励磁时，在定尺绕组上产生的输出感应电势分别为：两电压分别励磁时，在定尺绕组上产生的输出感应电势分别为：式中式中 为为励磁电压的励磁电压的给定相位角。给定相位角。19根据叠加原理，定尺上输出总感应电势为：根据叠加原理，定尺上输出总感应电势为：(sin coscos sin )sin2sin()sinsin()sin2scmmme eekUtkUtkUxtqqp qt若原始状态若原始状态 = =q q，则，则e0 0。然后滑尺相对定

12、尺有一位移，使。然后滑尺相对定尺有一位移，使q q= =q q+ q q，则感应电势的增量为：，则感应电势的增量为：2sin2mekUxtpt 结论：结论： 在在 x较小的情况下，较小的情况下， e与与 x成正比，也就是鉴别成正比，也就是鉴别 e的幅的幅值，即能测量值，即能测量 x大小。大小。 当当 x较大时，通过改变较大时，通过改变 ，使，使 q q，则，则 e=0=0，根据，根据 可以可以确定确定q q，从而测量位移量，从而测量位移量 x。20鉴幅系统方框图鉴幅系统方框图21感应同步器的特点及使用注意的事项感应同步器的特点及使用注意的事项 （1 1）精度高；）精度高； （2 2）可拼接成各

13、种需要的长度；）可拼接成各种需要的长度； （3 3）对环境的适应性强；）对环境的适应性强； （4 4）使用寿命长；）使用寿命长； （5 5）注意安装间隙。）注意安装间隙。225.4.3 5.4.3 旋转变压器位置检测装置旋转变压器位置检测装置1 1、旋转变压器的结构、旋转变压器的结构54318762旋转变压器结构示意旋转变压器结构示意1-1-转轴转轴 2-2-轴承轴承 3-3-机壳机壳 4-4-转子铁心转子铁心 5-5-定子铁心定子铁心 6-6-端盖端盖 7-7-电刷电刷 8-8-集电环集电环 232 2、旋转变压器的工作原理、旋转变压器的工作原理工作原理：工作原理：根据互感原理工作，两磁轴平

14、行时互感最根据互感原理工作，两磁轴平行时互感最大，副边感应电动势最大；两磁轴垂直时互感为零，大，副边感应电动势最大；两磁轴垂直时互感为零，副边感应电动势最小。副边感应电动势最小。24c o ss inmek Utq副边绕组产生的感应电压为副边绕组产生的感应电压为25实际使用时通常采用多极形式，实际使用时通常采用多极形式，如如正余弦旋转变压器正余弦旋转变压器，其定子和，其定子和转子绕组匝数相等，轴线相互垂转子绕组匝数相等，轴线相互垂直。一个转子绕组作为输出信号，直。一个转子绕组作为输出信号，另一个转子绕组接高阻抗作为补另一个转子绕组接高阻抗作为补偿。偿。2121cossincossinsinsi

15、nsmcmUkukUtUkukUtqqqq263 3、旋转变压器的工作方式、旋转变压器的工作方式 旋转变压器作为位置检测装置，有两种典型工作方式，旋转变压器作为位置检测装置，有两种典型工作方式，鉴相式鉴相式和和鉴幅式鉴幅式。 鉴相式鉴相式是根据感应是根据感应输出电压的相位输出电压的相位来检测位移量；来检测位移量；鉴幅式鉴幅式是根据感应是根据感应输出电压的幅值输出电压的幅值来检测位移量。来检测位移量。27鉴相方式鉴相方式正弦绕组和余弦绕组分别加上幅值相同、频率相同、相正弦绕组和余弦绕组分别加上幅值相同、频率相同、相位相差位相差9090的正弦交流电压：的正弦交流电压：sinsmUUtcosmUcU

16、t2sincosscUkUkUqqsinsincoscosmmckUtkU Utqq2cos()mUkUtq28鉴幅方式鉴幅方式正弦绕组和余弦绕组分别加上频率相同、相位相等、幅正弦绕组和余弦绕组分别加上频率相同、相位相等、幅值分别按正弦、余弦规律变化的交变电压：值分别按正弦、余弦规律变化的交变电压：sinsinsmUUtq2sincos smcmUkUkUqq sin sin sincos coscos mmmmkUtkUtqqqq2 cos() sin mmUkUtqqcos sincmUUtq295.4.4 5.4.4 磁尺位置检测装置磁尺位置检测装置磁尺位置检测装置是由磁尺位置检测装置是

17、由磁性标尺磁性标尺、磁头磁头和和检测电路检测电路组组成。成。工作原理：利用录磁的原理将一定周期变化的正弦波工作原理：利用录磁的原理将一定周期变化的正弦波或脉冲电信号，用或脉冲电信号，用录磁磁头录磁磁头记录在磁性标尺的磁膜上，记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量的基准。检测时，用作为测量的基准。检测时，用拾磁磁头拾磁磁头将磁性标尺上将磁性标尺上的磁信号转换成电信号，经过检测电路处理后，用以的磁信号转换成电信号，经过检测电路处理后，用以计量磁头相对磁尺之间的位移量。计量磁头相对磁尺之间的位移量。301 1、磁性标尺、磁性标尺磁性标尺是在非导磁材料如铜、不锈钢、玻璃或其它合磁性标尺是在非导磁材料如铜、不

18、锈钢、玻璃或其它合金材料的基体上，用涂敷、化学沉积或电镀上一层硬磁金材料的基体上，用涂敷、化学沉积或电镀上一层硬磁性材料，并在它的表面上录制相等节距周期变化的磁信性材料，并在它的表面上录制相等节距周期变化的磁信号。号。在实际应用中，为防止磁头对磁性膜的磨损，一般在磁在实际应用中，为防止磁头对磁性膜的磨损，一般在磁性膜上均匀地涂上一层厚性膜上均匀地涂上一层厚1 12 2m mm m的耐磨塑料保护层，以的耐磨塑料保护层，以提高磁性标尺的寿命。提高磁性标尺的寿命。312 2、磁头、磁头拾磁磁头是进行磁电转换的器件，它将磁性标尺上的拾磁磁头是进行磁电转换的器件，它将磁性标尺上的磁信号检测出来，并转换成

19、电信号。磁尺的拾磁磁头磁信号检测出来，并转换成电信号。磁尺的拾磁磁头与一般录音机上使用的单间隙速度响应式磁头不同，与一般录音机上使用的单间隙速度响应式磁头不同，它不仅能在磁头与磁性标尺之间有一定相对速度时拾它不仅能在磁头与磁性标尺之间有一定相对速度时拾取信号，而且也能在它们相对静止时拾取信号，它是取信号，而且也能在它们相对静止时拾取信号，它是一种磁通响应型磁头。一种磁通响应型磁头。 3233343 3、检测线路、检测线路检测线路包括激磁电路，读取信号的滤波、放大、整检测线路包括激磁电路，读取信号的滤波、放大、整形、倍频、细分、数字化和计数等线路。形、倍频、细分、数字化和计数等线路。根据检测的方

20、法不同，检测电路分为鉴幅型和鉴相型根据检测的方法不同，检测电路分为鉴幅型和鉴相型两种。两种。（一）鉴幅型系统工作原理（一）鉴幅型系统工作原理两磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正（余）两磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正（余）弦信号，经信号处理后可进行位置检测。弦信号，经信号处理后可进行位置检测。（二）鉴相型系统工作原理（二）鉴相型系统工作原理与感应同步器类似。与感应同步器类似。355.4.5 5.4.5 光栅位置检测装置光栅位置检测装置光栅是闭环伺服系统中使用较多的一种光学测量元件，光栅是闭环伺服系统中使用较多的一种光学测量元件，用以用以测量长度测量长度、角度角度、速度速度、加速度加速

21、度、振动振动和和爬行爬行等。等。1 1、光栅的种类、光栅的种类1 1）直线光栅）直线光栅（1 1）透射光栅：在玻璃的表面上制成透明与不透明）透射光栅：在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的线纹。间隔相等的线纹。 （2 2）反射光栅：在钢直尺或不锈钢带的镜面上用照）反射光栅：在钢直尺或不锈钢带的镜面上用照相腐蚀工艺制作光栅，或用钻石刀直接刻划制作光栅相腐蚀工艺制作光栅，或用钻石刀直接刻划制作光栅线纹。线纹。36特点特点透射光栅信号幅值大，信噪比好，刻纹密度大，一般透射光栅信号幅值大，信噪比好，刻纹密度大，一般每毫米每毫米100100、 200200、250250条刻纹。条刻纹。反射光栅的线膨胀

22、系数可做到和机床一致，接长方便，反射光栅的线膨胀系数可做到和机床一致，接长方便，线纹密度一般为每毫米线纹密度一般为每毫米4 4、1010、2525、4040或或5050条。条。2 2）圆光栅）圆光栅372 2、直线透射光栅的组成、直线透射光栅的组成光栅位置检测装光栅位置检测装置由置由光源光源、长光长光栅（标尺光栅）栅（标尺光栅）、短光栅（指示光短光栅（指示光栅）栅）、光电接收光电接收元件元件等组成等组成 。指指示光栅示光栅与与标尺光标尺光栅栅刻度等宽。刻度等宽。38VS312431245光栅的结构光栅的结构 1-1-防护垫防护垫 2-2-光栅读数头光栅读数头 3-3-标尺光栅标尺光栅 4-4-

23、防护罩防护罩 光栅读数头光栅读数头 1-1-光源光源 2-2-凸透镜凸透镜3-3-指示光栅指示光栅 4-4-光敏元件光敏元件 5-5-驱动线路驱动线路 光栅读数头由光栅读数头由光源光源、透镜透镜、指示光栅指示光栅、光敏元件光敏元件和和驱驱动线路动线路组成，是一个单独的部件。组成，是一个单独的部件。 39长光栅安装在机床固定部件上，长度相当于工作台移动长光栅安装在机床固定部件上，长度相当于工作台移动的全行程，短光栅则固定在机床移动部件上。的全行程，短光栅则固定在机床移动部件上。 403 3、直线透射光栅的工作原理、直线透射光栅的工作原理长、短光栅保持一定间长、短光栅保持一定间隙（隙（0.050.

24、050.1mm0.1mm）重叠）重叠在一起，并在自身的平在一起，并在自身的平面内转一个很小角度面内转一个很小角度q q。在光源的照射下，交叉在光源的照射下，交叉点附近的小区域内黑线点附近的小区域内黑线重叠，形成黑色条纹，重叠，形成黑色条纹，其它部分为明亮条纹，其它部分为明亮条纹，这种明暗相间的条纹称这种明暗相间的条纹称为为莫尔条纹莫尔条纹。 VSd dW WW W41莫尔条纹与光栅线纹莫尔条纹与光栅线纹几乎成垂直方向排列。几乎成垂直方向排列。严格地说，是与两片严格地说，是与两片光栅线纹夹角的平分光栅线纹夹角的平分线相垂直。线相垂直。当光栅移动一个栅距，当光栅移动一个栅距，莫尔条纹也移动一个莫尔

25、条纹也移动一个纹距。纹距。VSd dW WW W光栅原理动画42莫尔条纹的特点莫尔条纹的特点放大作用放大作用当交角当交角q q很小时，栅距很小时，栅距d和莫尔条纹节距和莫尔条纹节距W（单位：（单位：mm）有下列关系：有下列关系：sinddWmmqq莫尔条纹的节距为光栅栅距的莫尔条纹的节距为光栅栅距的1/1/q q倍。倍。例：栅距例：栅距d=0.01=0.01，q q=0.001=0.001rad，得，得W=10mm=10mm，放大，放大10001000。因此，不需要经过复杂的光学系统，便将光栅的栅距因此，不需要经过复杂的光学系统，便将光栅的栅距放大了放大了10001000倍，大大减化了电子放大

26、线路，这是光栅倍，大大减化了电子放大线路，这是光栅技术独有的特点。技术独有的特点。43平均效应平均效应 莫尔条纹是由若干线纹组成，例如每毫米莫尔条纹是由若干线纹组成，例如每毫米100100线的光栅，线的光栅，1010mm长的莫尔条纹，等亮带由长的莫尔条纹，等亮带由20002000根刻线交叉形成。根刻线交叉形成。因而对个别栅线的间距误差（或缺陷）就平均化了，这因而对个别栅线的间距误差（或缺陷）就平均化了，这在很大程度上消除了短周期误差的影响。在很大程度上消除了短周期误差的影响。因此莫尔条纹因此莫尔条纹的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。44莫尔条纹的移动规

27、律莫尔条纹的移动规律 莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例，当光栅向左或莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例，当光栅向左或向右移动一个栅距向右移动一个栅距d，莫尔条纹也相应地向上或向下准确地移动，莫尔条纹也相应地向上或向下准确地移动一个节距一个节距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。由于光的动了多少个栅距，工作台移动的距离可以计算出来。由于光的衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律衍射与干涉作用，莫尔条纹的变化规律近似正（余）弦函数近似正（余）弦函数，变化周期数与两光栅相对移过的栅距

28、数同步。变化周期数与两光栅相对移过的栅距数同步。454 4、直线光栅检测装置的辨向、直线光栅检测装置的辨向 当光栅移动一个栅距，莫尔条纹便当光栅移动一个栅距，莫尔条纹便移动一个节距，明暗变化了一个周期，移动一个节距，明暗变化了一个周期，理论上光栅亮度变化是一个三角波形理论上光栅亮度变化是一个三角波形，实际近似一个正弦波。实际近似一个正弦波。 硅光电池将近似正弦波的光强信号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，经光栅位移变为同频率的电压信号，经光栅位移数字变换电路放大、整形、微分输出脉数字变换电路放大、整形、微分输出脉冲。冲。 每产生一个脉冲，就代表移动了一每产生一个脉冲，就代表移

29、动了一个栅距的位移，通过对脉冲计数便可得个栅距的位移，通过对脉冲计数便可得到工作台的移动距离。到工作台的移动距离。光栅的实际亮度变化光栅的实际亮度变化光栅的输出波形图光栅的输出波形图465 5、提高光栅分辨率的措施、提高光栅分辨率的措施提高刻线精度和增加刻线密度，但制造成本高；提高刻线精度和增加刻线密度，但制造成本高；采用倍频。采用倍频。 如果在莫尔条纹的宽度内，放置四个光电元件，如果在莫尔条纹的宽度内，放置四个光电元件，每隔每隔1/41/4光栅栅距产生一个脉冲，一个脉冲代表移动光栅栅距产生一个脉冲，一个脉冲代表移动了了1/41/4栅距的位移，分辨精度可提高四倍，这就是栅距的位移，分辨精度可提

30、高四倍，这就是四四倍频倍频方案。方案。47 P1 P2 P3 P4 指示光栅 标尺光栅 硅光电池 聚光镜 光源 四倍频方案四倍频方案48A BADC DB CBCABA DCDCDCD49若光栅栅距若光栅栅距0.010.01mm，则工作台每移动，则工作台每移动0.00250.0025mm，就，就会送出一个脉冲，即分辨率为会送出一个脉冲，即分辨率为0.00250.0025mm。由此可见，光栅检测系统的分辨力由此可见，光栅检测系统的分辨力不仅取决于光栅尺不仅取决于光栅尺的栅距的栅距，还取决于鉴向倍频的倍数还取决于鉴向倍频的倍数。除四倍频以外，还有十倍频、二十倍频等。除四倍频以外，还有十倍频、二十倍

31、频等。 506 6、光栅检测装置的特点、光栅检测装置的特点 莫尔条纹对刻线局部误差有平均作用，栅距误莫尔条纹对刻线局部误差有平均作用，栅距误差对测量精度影响较小，还可采用倍频的方法来提高差对测量精度影响较小，还可采用倍频的方法来提高分辨率力，测量精度高。分辨率力，测量精度高。 在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接在检测过程中，标尺光栅与指示光栅不直接接触，无磨损，精度可以长期保持。触，无磨损，精度可以长期保持。 光栅刻线要求精确，两光栅之间的间隙及倾角光栅刻线要求精确，两光栅之间的间隙及倾角都要求保持不变，故制造、调试比较困难。都要求保持不变，故制造、调试比较困难。515.4.6 5.4.

32、6 激光干涉位置检测装置激光干涉位置检测装置1 1、激光的特殊性能、激光的特殊性能（1 1）高度相干性；）高度相干性；（2 2）方向性好；）方向性好；（3 3）高度单色性；）高度单色性；（4 4）高亮度。）高亮度。522 2、激光干涉法测距原理、激光干涉法测距原理激光干涉仪利用光的干涉原理使激光束产生明暗相间的激光干涉仪利用光的干涉原理使激光束产生明暗相间的干涉条纹，由光电元件接受并转换为电信号，经处理后干涉条纹，由光电元件接受并转换为电信号，经处理后由计数器计数，从而实现对位移的测量。由计数器计数，从而实现对位移的测量。固定反射镜固定反射镜535.4.7 5.4.7 脉冲编码器脉冲编码器脉冲

33、编码器用以测量轴的旋转角度位置和速度变化，其脉冲编码器用以测量轴的旋转角度位置和速度变化，其输出信号为输出信号为电脉冲电脉冲。在数控机床上属。在数控机床上属间接测量间接测量，它通常，它通常与驱动电动机同轴安装。与驱动电动机同轴安装。541 1、脉冲编码盘分类、脉冲编码盘分类按码盘的读取方式可分为按码盘的读取方式可分为光电式光电式、接触式接触式和和电磁式电磁式。就精度与可靠性来讲，就精度与可靠性来讲，光电式光电式脉冲编码器优于其它两脉冲编码器优于其它两种，在数控机床上使用较多。种，在数控机床上使用较多。按照编码化的方式，可分为按照编码化的方式，可分为增量式增量式和和绝对值绝对值式两种。式两种。5

34、5亦称光电码盘、光电脉冲发生器等。分光电式、接触亦称光电码盘、光电脉冲发生器等。分光电式、接触式和电磁感应式三种。式和电磁感应式三种。其型号是用脉冲数其型号是用脉冲数/转（转（p/r）来区分，数控机床常用）来区分，数控机床常用2000、2500、3000p/r等，现已有等，现已有100000p/r的脉冲编码的脉冲编码器。脉冲编码器除用于器。脉冲编码器除用于角度检测角度检测外，还可用于外，还可用于速度检速度检测测。2 2、增量式编码器、增量式编码器56信号处理装置信号处理装置abz码盘基片码盘基片透镜透镜光源光源光敏元件光敏元件透光狭缝透光狭缝光栏板光栏板节距节距tAABBZZm+/4光源光源增

35、量式编码器原理图增量式编码器原理图57转轴转轴码盘及狭缝码盘及狭缝光敏元件光敏元件指示光栅及辨向指示光栅及辨向用的用的A A、B B狭缝狭缝光源光源ABC零位标志零位标志58节距节距A1B1900信号信号A和和B是具是具有有9090相位差相位差的的两个两个正弦波正弦波，这，这组信号经放大器组信号经放大器放大与整形，输放大与整形，输出出脉冲脉冲波形如图。波形如图。59 A A、B B两相的作用两相的作用u根据脉冲的数目可得出被测根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；轴的角位移；u根据脉冲的频率可得被测轴根据脉冲的频率可得被测轴的转速；的转速；u根据根据A A、B B两相的相位超前、两相的相位超前、

36、滞后关系可判断被测轴旋转方滞后关系可判断被测轴旋转方向。向。u后续电路可利用后续电路可利用A A、B B两相的两相的9090相位差进行细分处理。相位差进行细分处理。ABCP90O60Z Z相的作用相的作用在脉冲编码器还有一条透光条纹在脉冲编码器还有一条透光条纹C C，用以产生基准脉冲，又称零，用以产生基准脉冲，又称零点脉冲，它是轴旋转一周在固定点脉冲，它是轴旋转一周在固定位置上产生一个脉冲。如数控车位置上产生一个脉冲。如数控车床切削螺纹时，可将这种脉冲当床切削螺纹时，可将这种脉冲当作车刀进刀点和退刀点的信号使作车刀进刀点和退刀点的信号使用，以保证切削螺纹不会乱牙。用，以保证切削螺纹不会乱牙。也

37、可用于高速旋转的转数计数或也可用于高速旋转的转数计数或加工中心等数控机床上的主轴准加工中心等数控机床上的主轴准停信号。停信号。Z码盘转一圈61规格规格u增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数；u现在市场上提供的规格从现在市场上提供的规格从3636线线/ /转到转到1010万线万线/ /转；转；u选择：伺服系统要求的分辨率；选择：伺服系统要求的分辨率； 考虑机械传动系统的参数。考虑机械传动系统的参数。分辨率（分辨角）分辨率（分辨角）a a设增量式码盘的规格为设增量式码盘的规格为n线线/ /转：转：n360a62提高增量式光电编码器分辨率的方法提高增量式光电编码器分辨率的方法u提高圆周的等分狭缝的密度；提高圆周的等分狭缝的密度； u增加光电盘的发讯通道：使盘上有若干大小不等的同增加光电盘的发讯通道：使盘上有若干大小不等的同心圆环狭缝（码道），光电盘转一周，发出的脉冲个数心圆环狭缝（码道），光电盘转一周，发出的脉冲个数增多，分辨率提高。增多，分辨率提高。增量式编码器的缺点增量式编码器的缺点u有可能产生