數(shù)控技術(shù)(華科大)第6章位置檢測(cè)裝置(上課用)

第6章位置檢測(cè)裝置6.1概述6.2旋轉(zhuǎn)變壓器6.3感應(yīng)同步器6.4脈沖編碼器6.5光柵測(cè)量裝置6.6速度傳感器6.7位置傳感器返回課件首頁(yè)圖6-1CNC系統(tǒng)的組成6.1.1檢測(cè)概述：位置檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。在閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測(cè)位移和速度，并發(fā)出反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。6.1概述6.1概述圖6-2富士通CNC系統(tǒng)原理圖數(shù)控機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求工作可靠，抗干擾能力強(qiáng)；

滿足精度和速度的要求；易于安裝，維護(hù)方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境；成本低。6.1.2檢測(cè)元件的作用與分類位置檢測(cè)裝置按工作條件和測(cè)量要求不同，有下面幾種分類方法：直接測(cè)量和間接測(cè)量直接測(cè)量間接測(cè)量數(shù)字式測(cè)量和模擬式測(cè)量數(shù)字式測(cè)量模擬量測(cè)量增量式測(cè)量和絕對(duì)式測(cè)量增量式測(cè)量絕對(duì)式測(cè)量位移檢測(cè)裝置的分類測(cè)角測(cè)長(zhǎng)位移檢測(cè)裝置數(shù)字式增量式光電盤圓光柵數(shù)碼盤絕對(duì)式—模擬式增量式同步分解器圓感應(yīng)同步器磁盤絕對(duì)式多極同步分解器同步分解器組件三重式圓感應(yīng)同步器長(zhǎng)光柵多通道透射光柵直線感應(yīng)同步器磁尺數(shù)字式增量式絕對(duì)式模擬式增量式絕對(duì)式多重式直線感應(yīng)同步器———本章重點(diǎn)、難點(diǎn)和知識(shí)拓展本章重點(diǎn)：用于檢測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件位置、速度的各種檢測(cè)裝置及其工作原理。注意：知識(shí)拓展：數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)裝置有光柵、編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器及磁柵等。從測(cè)量的方式看有直接測(cè)量和間接測(cè)量；從測(cè)量裝置的原理和輸出信號(hào)看有絕對(duì)式測(cè)量和增量式測(cè)量及數(shù)字式測(cè)量和模擬式測(cè)量。本章難點(diǎn)：每種檢測(cè)裝置使用場(chǎng)合和安裝方式。返回第6章目錄小結(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置檢測(cè)裝置，有兩種典型工作方式，鑒相式和鑒幅式。鑒相式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相位來(lái)檢測(cè)位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來(lái)檢測(cè)位移量。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測(cè)量裝置，由定子和轉(zhuǎn)子組成。旋轉(zhuǎn)變壓器是根據(jù)互感原理工作的。返回第6章目錄小結(jié)作為位置檢測(cè)裝置，有兩種典型工作方式，鑒相式和鑒幅式。鑒相式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的相位來(lái)檢測(cè)位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來(lái)檢測(cè)位移量。感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器均為電磁式檢測(cè)裝置，屬模擬式測(cè)量，二者工作原理相同，其輸出電壓隨被測(cè)直線位移或角位移而改變。是根據(jù)互感原理工作的。返回第6章目錄6.6速度傳感器6.6.1測(cè)速發(fā)電機(jī)6.6.2脈沖編碼器的使用速度傳感器分直線速度型和角速度型。前面介紹的光電編碼器，它除了用作角位移傳感器外，同時(shí)也被用作速度傳感器。測(cè)速發(fā)電機(jī)也是一種常用的速度傳感器。速度傳感器一般用于數(shù)控系統(tǒng)伺服單元的速度檢測(cè)控制中，因此角速度傳感器用得較多。6.6.1測(cè)速發(fā)電機(jī)是一種能把機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的傳感器。它與一般的發(fā)電機(jī)相比有如下兩個(gè)特點(diǎn)。(1)輸出電壓與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地呈線性關(guān)系。(2)輸出電勢(shì)與轉(zhuǎn)速比的斜率大。測(cè)速發(fā)電機(jī)分交流和直流兩大類。交流測(cè)速發(fā)電機(jī)又有同步、異步之分。在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)中，常用的是交流異步測(cè)速發(fā)電機(jī)和直流測(cè)速發(fā)電機(jī)。6.7位置傳感器6.7.1接觸式位置傳感器6.7.2接近式位置傳感器位置傳感器和位移傳感器不一樣，它所測(cè)量的不是一段距離的變化量，而是通過(guò)檢測(cè)，確定是否已到達(dá)某一位置。因此，它不需要產(chǎn)生連續(xù)變化的模擬量，只需要產(chǎn)生能反映某種狀態(tài)的開關(guān)量就可以了。這種傳感器常用于數(shù)控機(jī)床換刀具、工件或工作臺(tái)到位或行程限制等輔助機(jī)能的信號(hào)檢測(cè)。位置傳感器分接觸式和接近式兩種。接觸式傳感器是能獲取兩個(gè)物體是否接觸之信息的一種傳感器；而接近式傳感器則是用來(lái)判別在某一范圍內(nèi)是否有某一物體的一種傳感器。6.7.1接觸式位置傳感器（1）微動(dòng)開關(guān)位置傳感器（2）二維矩陣式位置傳感器這類傳感器用微動(dòng)開關(guān)之類的觸點(diǎn)器件便可構(gòu)成。它有以下兩種。6.7.2接近式位置傳感器接近式位置傳感器的種類：①電磁式；②光電式；③靜電容式；④氣壓式；⑤超聲波式。接近式位置傳感器的原理基本工作原理可用圖6-25表示。圖6-25接近式位置傳感器本章重點(diǎn)、難點(diǎn)和知識(shí)拓展本章重點(diǎn)：用于檢測(cè)機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件位置、速度的各種檢測(cè)裝置及其工作原理。注意：知識(shí)拓展：數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測(cè)裝置有光柵、編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器及磁柵等。從測(cè)量的方式看有直接測(cè)量和間接測(cè)量；從測(cè)量裝置的原理和輸出信號(hào)看有絕對(duì)式測(cè)量和增量式測(cè)量及數(shù)字式測(cè)量和模擬式測(cè)量。本章難點(diǎn)：每種檢測(cè)裝置使用場(chǎng)合和安裝方式。本章總結(jié)發(fā)出反饋的信號(hào)與數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號(hào)相比較，若有偏差，經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件，使其向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直至偏差等于零為止。位置檢測(cè)裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。在閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測(cè)位移和速度，并發(fā)出反饋信號(hào)，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床一般要求檢測(cè)元件的分辨率（檢測(cè)元件能檢測(cè)到的最小位移量）在0.0001-0.01之內(nèi)，測(cè)量精度為±0.001-±0.02mm/m，運(yùn)動(dòng)速度為0-24m/min。返回課件首頁(yè)返回本章首頁(yè)第6章思考題與習(xí)題6-1位置檢測(cè)裝置在NC機(jī)床中的作用是什么?試簡(jiǎn)述NC機(jī)床對(duì)位置檢測(cè)裝置的要求。6-2位置檢測(cè)裝置有哪幾種分類方法?感應(yīng)同步器、脈沖編碼器在這些分類方法中各屬于哪一類?6-3簡(jiǎn)述莫爾條紋的形成原理及特點(diǎn)。6-4在光柵檢測(cè)中采用細(xì)分電路有什么作用?6-5簡(jiǎn)述接觸式碼盤的結(jié)構(gòu)和工作原理。6-6增量式光電碼盤如何判斷軸的旋轉(zhuǎn)方向和測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速?6-7絕對(duì)編碼器的分辨率是由什么決定的?6-8簡(jiǎn)述光柵位置檢測(cè)裝置檢測(cè)線位移的工作原理。6-9在絕對(duì)編碼器中，二進(jìn)制編碼與葛萊碼編碼盤各有何優(yōu)缺點(diǎn)?6-10設(shè)有一絕對(duì)編碼器有8個(gè)碼道，求其能分辨的最小角度是多少?若該編碼器采用二進(jìn)制編碼，那么，11001