華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院

1、華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗1/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)教教 師師 課課 時(shí)時(shí) 授授 課課 計(jì)計(jì) 劃劃教師姓名教師姓名 林礪宗林礪宗 課程名稱(chēng)課程名稱(chēng) 機(jī)電數(shù)控設(shè)計(jì)機(jī)電數(shù)控設(shè)計(jì) 授課時(shí)數(shù)授課時(shí)數(shù) 2h 2h 累計(jì)累計(jì) 天天華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗2/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1 .位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)位置檢測(cè)裝置的分類(lèi)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗3/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)

2、械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗4/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三三、光柵尺光柵尺四、磁尺四、磁尺之之華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗5/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 光柵通常作為高精度數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)光柵通常作為高精度數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)元件，將機(jī)械位移或模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖，反元件，將機(jī)械位移或模擬量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字脈沖，反饋給數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置控制。饋給數(shù)控裝置，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)位置控制。光柵分類(lèi)為：光柵分類(lèi)為： 圓光柵圓光柵長(zhǎng)光柵長(zhǎng)光柵 透射光柵透射光柵反射光柵反射光柵v 三、光柵尺三、光柵尺華東理工大學(xué)華

3、東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗6/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗7/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)透射光柵是在玻璃表面上制成一系列平行等透射光柵是在玻璃表面上制成一系列平行等距的透光縫隙和不透光的柵線，反射光柵是在金距的透光縫隙和不透光的柵線，反射光柵是在金屬的鏡面上制成全反射和漫反射間隔相等的條紋。屬的鏡面上制成全反射和漫反射間隔相等的條紋。條紋之間的距離稱(chēng)為柵距條紋之間的距離稱(chēng)為柵距。 光柵檢測(cè)裝置主要由光源、聚光鏡、標(biāo)尺光光柵檢測(cè)裝置主要由光源、聚光鏡、標(biāo)尺

4、光柵、指示光柵和光敏元件。柵、指示光柵和光敏元件。VS312431245圖圖5.95.9 光柵的結(jié)構(gòu)光柵的結(jié)構(gòu) 1-1-防護(hù)墊防護(hù)墊 2-2-光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭 3-3-標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵 4-4-防護(hù)罩防護(hù)罩 圖圖5.10 5.10 光柵讀數(shù)頭光柵讀數(shù)頭 1-1-光源光源 2-2-準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直鏡 3-指示光柵指示光柵 4-4-光敏元件光敏元件 5-驅(qū)動(dòng)線路驅(qū)動(dòng)線路 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗8/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗9/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

5、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗10/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指示光柵指示光柵標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵光光柵柵檢檢測(cè)測(cè)裝裝置置的的組組成成 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗11/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)PPWsin華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗12/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) P 標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵圖圖5-18 放大的莫爾條紋放大的莫爾條紋華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林

6、礪宗13/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)2sin( /2)WWB華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗14/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗15/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗16/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗17/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)指示光柵轉(zhuǎn)角方向指示光柵轉(zhuǎn)

7、角方向 標(biāo)尺光柵移動(dòng)方向標(biāo)尺光柵移動(dòng)方向 莫爾條紋移動(dòng)方向莫爾條紋移動(dòng)方向 右右 下下 逆時(shí)針?lè)较蚰鏁r(shí)針?lè)较?左左 上上 右右 上上 順時(shí)針?lè)较蝽槙r(shí)針?lè)较?左左 下下 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗18/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗19/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) P1 P2 P3 P4指示光柵指示光柵 標(biāo)尺光柵標(biāo)尺光柵 硅光電池硅光電池 聚光鏡聚光鏡 光源光源 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗20/5

8、3 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗21/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)sincosABCDABCD相加相加ABCD相加相加正走正走反走反走華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗22/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗23/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電壓電壓圖圖5-21 光柵的輸出波形圖光柵的輸出波形圖O 光柵位移光柵位移 O 光柵位移光柵位移圖圖5-20 光柵的實(shí)

9、際亮度變化光柵的實(shí)際亮度變化亮度亮度華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗24/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（四）光柵的優(yōu)點(diǎn)（四）光柵的優(yōu)點(diǎn)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗25/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗26/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)1. 工作臺(tái)移動(dòng)位移的檢測(cè)工作臺(tái)移動(dòng)位移的檢測(cè) BW，可計(jì)算出位移，可計(jì)算出位移x。2.工作臺(tái)移動(dòng)速度的檢測(cè)工作臺(tái)移動(dòng)速度的檢測(cè) 根據(jù)光強(qiáng)的變化頻率可推斷出兩光

10、柵尺的相對(duì)根據(jù)光強(qiáng)的變化頻率可推斷出兩光柵尺的相對(duì)位移速度。位移速度。3.工作臺(tái)移動(dòng)方向的檢測(cè)工作臺(tái)移動(dòng)方向的檢測(cè) 測(cè)量通過(guò)測(cè)量通過(guò)A與與B的莫爾條紋相位超前滯后關(guān)系，的莫爾條紋相位超前滯后關(guān)系，可判斷出移動(dòng)方向。可判斷出移動(dòng)方向。A AB B（五）光柵在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用（五）光柵在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗27/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)b.b.敞開(kāi)式光柵尺敞開(kāi)式光柵尺a.a.封閉式光柵尺封閉式光柵尺c.c.長(zhǎng)度計(jì)長(zhǎng)度計(jì) （六）光柵產(chǎn)品簡(jiǎn)介（六）光柵產(chǎn)品簡(jiǎn)介華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工

11、程學(xué)院 林礪宗林礪宗28/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗29/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 磁尺是一種精度較高的位置檢測(cè)裝置。它由磁尺是一種精度較高的位置檢測(cè)裝置。它由磁性標(biāo)尺、磁頭、和檢測(cè)電路組成。磁性標(biāo)尺、磁頭、和檢測(cè)電路組成。伺伺 服服 系系 統(tǒng)統(tǒng)數(shù)數(shù) 字字 顯顯 示示尺尺磁磁檢檢 測(cè)測(cè)電電 路路磁磁磁尺位置檢測(cè)裝置磁尺位置檢測(cè)裝置華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗30/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)（一）磁性標(biāo)尺（一）磁性標(biāo)尺磁尺

12、按基本形狀分為磁尺按基本形狀分為平面實(shí)體形平面實(shí)體形 磁尺磁尺一般長(zhǎng)度為一般長(zhǎng)度為600mm帶帶 狀狀 磁磁 尺尺基體厚基體厚0.2mm，寬，寬70mm線線 狀狀 磁磁 尺尺 長(zhǎng)度小于長(zhǎng)度小于1.5m，套裝在磁頭內(nèi)，套裝在磁頭內(nèi)圓圓 形形 磁磁 尺尺 做成磁盤(pán)狀，檢測(cè)角位移做成磁盤(pán)狀，檢測(cè)角位移磁性標(biāo)尺：表面錄有相等節(jié)距（一般為磁性標(biāo)尺：表面錄有相等節(jié)距（一般為0.05，0.1，0.2，1mm）周期變化的磁信號(hào)。）周期變化的磁信號(hào)。華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗31/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)N N N NN NN NS SS SS

13、 SS SN NN NS SS S N NN NS SS S磁尺磁尺N N磁頭磁頭U U華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗32/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)磁頭磁頭是進(jìn)行是進(jìn)行磁磁電電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換的變換器變換器，它把反，它把反映空間位置的映空間位置的磁信號(hào)磁信號(hào)轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電信號(hào)輸送到輸送到檢測(cè)電路檢測(cè)電路中去。中去。使用使用單個(gè)磁頭單個(gè)磁頭的的輸出信號(hào)輸出信號(hào)很小，實(shí)際使用中常很小，實(shí)際使用中常將幾個(gè)到幾十個(gè)磁頭以一定的方式聯(lián)接起來(lái)，將幾個(gè)到幾十個(gè)磁頭以一定的方式聯(lián)接起來(lái)，組成組成多間隙磁頭多間隙磁頭。多間隙磁頭中的每一個(gè)磁頭。多間

14、隙磁頭中的每一個(gè)磁頭都以相同的間距都以相同的間距m/2配置，相鄰兩個(gè)磁頭的輸配置，相鄰兩個(gè)磁頭的輸出繞組出繞組反向串接反向串接。如圖（多間隙磁頭）。如圖（多間隙磁頭）N NN NN NN NS SS SS SS SN NN NS SS SN NN NS SS S磁磁 尺尺N N磁磁 頭頭U U華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗33/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 磁尺檢測(cè)是模擬測(cè)量，檢出信號(hào)是一模擬信磁尺檢測(cè)是模擬測(cè)量，檢出信號(hào)是一模擬信號(hào)，必須經(jīng)檢測(cè)電路處理變換，才能獲得表示位移號(hào)，必須經(jīng)檢測(cè)電路處理變換，才能獲得表示位移量的脈沖信號(hào)。量

15、的脈沖信號(hào)。華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗34/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)S S N NN N N N S S S S N N N N S SN N S S S S N N N N S S S S求求和和電電路路帶 帶通 通濾 濾波 波器 器限幅放限幅放大整形大整形功功放放功功放放低 低通 通濾 濾波 波器 器分分頻頻率率/ /4 40 00 0震震蕩蕩器器2 2M MC C9 90 0度度移移相相器器檢檢相相內(nèi)內(nèi)插插電電路路可 可逆 逆記 記數(shù) 數(shù)器 器譯 譯碼 碼器 器數(shù)數(shù)字字顯顯示示代代碼碼輸輸出出磁磁場(chǎng)場(chǎng)分分布布磁磁頭頭I

16、I磁磁頭頭I II I磁磁尺尺( (m m+ +1 1/ /4 4) )華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗35/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 兩個(gè)磁頭兩個(gè)磁頭I、II的激電流，由分頻、濾波和的激電流，由分頻、濾波和功放后獲得，磁頭移動(dòng)距離功放后獲得，磁頭移動(dòng)距離x后的輸出電壓為：后的輸出電壓為：在求和電路中相加，則得磁頭總輸出電壓為：在求和電路中相加，則得磁頭總輸出電壓為：txsin2sinUu01txcos2cosUu02)2sin(Uu0 xt 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗36/53 第五

17、章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式角位移檢測(cè)裝置，脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式角位移檢測(cè)裝置，能將機(jī)械轉(zhuǎn)角變換成電脈沖，是數(shù)空機(jī)床上使能將機(jī)械轉(zhuǎn)角變換成電脈沖，是數(shù)空機(jī)床上使用最光的檢測(cè)裝置。用最光的檢測(cè)裝置。華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗37/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)字顯示 信號(hào)處理電路 光電盤(pán) 圓盤(pán) 光電元件 聚光鏡 光源 華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗38/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 編碼器的優(yōu)點(diǎn)：編碼器的優(yōu)點(diǎn)： 分辨率高分辨率高 響應(yīng)快響應(yīng)

18、快 具有數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)功能具有數(shù)據(jù)長(zhǎng)期存儲(chǔ)功能 串行輸出，信號(hào)線少，可靠性高，便于長(zhǎng)串行輸出，信號(hào)線少，可靠性高，便于長(zhǎng)距離傳輸距離傳輸華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗39/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)脈沖編碼器的分類(lèi)脈沖編碼器的分類(lèi)增量式脈沖編碼器增量式脈沖編碼器絕對(duì)式脈沖編碼盤(pán)絕對(duì)式脈沖編碼盤(pán)光電式光電式接觸式接觸式電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式光電式光電式接觸式接觸式電磁感應(yīng)式電磁感應(yīng)式華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗40/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)板板路路電電刷刷印印光光源源園園光

19、光柵柵指指示示光光柵柵光光電電元元件件低低坐坐護(hù)護(hù)罩罩旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)軸軸A AA A向向結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)圖圖華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗41/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 指示光柵指示光柵有兩組線紋有兩組線紋A和和B，每組線紋，每組線紋的的節(jié)距節(jié)距和和圓光柵圓光柵的節(jié)距相同，但的節(jié)距相同，但A、B兩組兩組線紋彼此錯(cuò)開(kāi)線紋彼此錯(cuò)開(kāi)1/4個(gè)節(jié)距，每組線紋與個(gè)節(jié)距，每組線紋與旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)圓光柵圓光柵配合產(chǎn)生兩路配合產(chǎn)生兩路脈沖脈沖A和和B用于用于記數(shù)和記數(shù)和辯向。辯向。華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗42/53 第

20、五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)光源接通，圓光柵旋轉(zhuǎn)，光源接通，圓光柵旋轉(zhuǎn)，光線透過(guò)兩個(gè)光柵的光線透過(guò)兩個(gè)光柵的A,B兩組線紋，每轉(zhuǎn)過(guò)兩組線紋，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)光柵節(jié)距，便在光一個(gè)光柵節(jié)距，便在光電元件上形成明電元件上形成明暗暗明變化一個(gè)周期的光信明變化一個(gè)周期的光信號(hào)，并被轉(zhuǎn)化為兩組近號(hào)，并被轉(zhuǎn)化為兩組近乎于正弦波的電壓信號(hào)，乎于正弦波的電壓信號(hào)，連續(xù)旋轉(zhuǎn)便得到連續(xù)旋轉(zhuǎn)便得到A和和B兩路正弦電壓信號(hào)如右兩路正弦電壓信號(hào)如右圖所示。圖所示。o oU UA AB B9 90 0A A相相B B相相9 90 0o o5 5v v0 0v v5 5v v0 0v v脈沖編碼的輸出信號(hào)脈沖編碼的輸出信號(hào)

21、5v0vZ華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗43/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)o oU UA AB B9 90 0A A相相B B相相9 90 0o o5 5v v0 0v v5 5v v0 0v v脈沖編碼的輸出信號(hào)脈沖編碼的輸出信號(hào) 經(jīng)過(guò)放大、整形后經(jīng)過(guò)放大、整形后得到所示的方波信號(hào)得到所示的方波信號(hào)A和和B，如光柵盤(pán)正轉(zhuǎn)時(shí)，如光柵盤(pán)正轉(zhuǎn)時(shí)A相超前相超前90o，反轉(zhuǎn)時(shí)，反轉(zhuǎn)時(shí)B相超前相超前90o。另外還產(chǎn)。另外還產(chǎn)生一脈沖生一脈沖Z，Z為基準(zhǔn)為基準(zhǔn)脈沖，或稱(chēng)零點(diǎn)脈沖，脈沖，或稱(chēng)零點(diǎn)脈沖，它是圓光柵盤(pán)，可以作它是圓光柵盤(pán)，可以作為坐標(biāo)原

22、點(diǎn)的信號(hào)，車(chē)為坐標(biāo)原點(diǎn)的信號(hào)，車(chē)削螺紋時(shí)作為刀點(diǎn)的信削螺紋時(shí)作為刀點(diǎn)的信號(hào)。號(hào)。5v0vZ華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗44/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種絕對(duì)角度位置檢測(cè)裝是一種絕對(duì)角度位置檢測(cè)裝置，它的位置輸出信號(hào)是某種制式的數(shù)碼信號(hào)，它置，它的位置輸出信號(hào)是某種制式的數(shù)碼信號(hào)，它表示位移后所達(dá)到的絕對(duì)位置，要用起點(diǎn)和終點(diǎn)的表示位移后所達(dá)到的絕對(duì)位置，要用起點(diǎn)和終點(diǎn)的絕對(duì)位置的數(shù)碼信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后才能得到位移量的絕對(duì)位置的數(shù)碼信號(hào)，經(jīng)運(yùn)算后才能得到位移量的大小。大小。u特點(diǎn)特點(diǎn) 電源切除后位置信息不會(huì)丟失，只要通電就能顯電源切除

23、后位置信息不會(huì)丟失，只要通電就能顯示出所在的絕對(duì)位置信號(hào)，因此在事故停機(jī)檢修后，示出所在的絕對(duì)位置信號(hào)，因此在事故停機(jī)檢修后，可以根據(jù)加工程序章上標(biāo)明的停機(jī)時(shí)的絕對(duì)位置，或可以根據(jù)加工程序章上標(biāo)明的停機(jī)時(shí)的絕對(duì)位置，或停機(jī)時(shí)記錄下來(lái)的絕對(duì)位置，用絕對(duì)位移指令直接找停機(jī)時(shí)記錄下來(lái)的絕對(duì)位置，用絕對(duì)位移指令直接找回原機(jī)位置進(jìn)行繼續(xù)加工?；卦瓩C(jī)位置進(jìn)行繼續(xù)加工。華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗45/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)0123 456789101112131415(2)0(2)1(2)2(2)3(a)01234567891011121

24、31415(2)0(2)1(2)2(2)3輸輸出出二二進(jìn)進(jìn)制制編編碼碼盤(pán)盤(pán)葛葛萊萊編編碼碼盤(pán)盤(pán)(b)絕絕對(duì)對(duì)式式脈脈沖沖編編碼碼盤(pán)盤(pán)A圖為二進(jìn)制圖為二進(jìn)制數(shù)碼，數(shù)碼，B圖為葛萊循環(huán)碼圖為葛萊循環(huán)碼華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗46/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 碼盤(pán)上有許多同心圓環(huán)，稱(chēng)為碼道，整個(gè)圓盤(pán)碼盤(pán)上有許多同心圓環(huán)，稱(chēng)為碼道，整個(gè)圓盤(pán)又分為若干個(gè)等分的扇形區(qū)段，每一相同的扇形區(qū)又分為若干個(gè)等分的扇形區(qū)段，每一相同的扇形區(qū)段的碼道組成一個(gè)數(shù)碼，著色的碼道為段的碼道組成一個(gè)數(shù)碼，著色的碼道為“1”，未著，未著色的碼道為色的碼道為“0

25、”，內(nèi)環(huán)碼道為數(shù)碼的高位。，內(nèi)環(huán)碼道為數(shù)碼的高位。 在圓盤(pán)的同一半徑方向的每個(gè)碼道處，如圖的在圓盤(pán)的同一半徑方向的每個(gè)碼道處，如圖的圓點(diǎn)所示，安裝一個(gè)光電元件，光源裝在圓盤(pán)的另圓點(diǎn)所示，安裝一個(gè)光電元件，光源裝在圓盤(pán)的另一側(cè)，碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，每一扇形區(qū)段愉的光信號(hào)通過(guò)光一側(cè)，碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，每一扇形區(qū)段愉的光信號(hào)通過(guò)光電元件轉(zhuǎn)換成數(shù)碼脈沖信號(hào)。電元件轉(zhuǎn)換成數(shù)碼脈沖信號(hào)。1. 二進(jìn)制數(shù)碼二進(jìn)制數(shù)碼華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗47/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)圖中圖中二進(jìn)制二進(jìn)制的數(shù)碼的數(shù)碼1100的位置就是從的位置就是從0位算起的第位算起的第12

26、個(gè)角個(gè)角度度絕對(duì)坐標(biāo)位置絕對(duì)坐標(biāo)位置，換算成角度是換算成角度是（360/16）x12=270的位置（編碼盤(pán)分的位置（編碼盤(pán)分為為16個(gè)區(qū)段）。個(gè)區(qū)段）。0123 456789101112131415(2)0(2)1(2)2(2)3二進(jìn)制編碼盤(pán)二進(jìn)制編碼盤(pán)華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗48/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)達(dá)到6位華東理工大學(xué)華東理工大學(xué)機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院機(jī)械與動(dòng)力工程學(xué)院 林礪宗林礪宗49/53 第五章第五章 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 葛萊碼的特點(diǎn)是任意相鄰的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)之葛萊碼的特點(diǎn)是任意相鄰的兩個(gè)二進(jìn)制數(shù)之間只有一位是不同的，最末一個(gè)數(shù)與第一個(gè)數(shù)也間只有一位是不同的，最末一個(gè)數(shù)與第一個(gè)數(shù)也是如此，這樣，就形成了循環(huán)，使整個(gè)循環(huán)里的是如此，這樣，就形成了循環(huán)，使整個(gè)循環(huán)里的相鄰數(shù)之間都遵循這一規(guī)律。要生成葛萊碼，可相鄰數(shù)之間都遵循這一規(guī)律。要生成葛萊碼，可參考下圖所示的方法。其中的行和列分別為三位參考下圖所示的方法。其中的行和列分別為三位和二位葛萊碼，結(jié)合可生成五位葛萊碼。和二位葛萊碼，結(jié)合可生成五位葛萊碼。 2. 葛萊