數(shù)控技術(shù)(華科大)第6章位置檢測裝置(上課用)

第6章位置檢測裝置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光柵測量裝置6.6速度傳感器6.7位置傳感器返回課件首頁圖6-1CNC系統(tǒng)的組成6.1.1檢測概述：位置檢測裝置是數(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位移和速度，并發(fā)出反饋信號，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)床對位置檢測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檢測元件的作用與分類位置檢測裝置按工作條件和測量要求不同，有下面幾種分類方法：直接測量和間接測量直接測量間接測量數(shù)字式測量和模擬式測量數(shù)字式測量模擬量測量增量式測量和絕對式測量增量式測量絕對式測量位移檢測裝置的分類測角測長位移檢測裝置數(shù)字式增量式光電盤圓光柵數(shù)碼盤絕對式—模擬式增量式同步分解器圓感應(yīng)同步器磁盤絕對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)字式增量式絕對式模擬式增量式絕對式多重式直線感應(yīng)同步器———本章重點、難點和知識拓展本章重點：用于檢測機(jī)床運(yùn)動部件位置、速度的各種檢測裝置及其工作原理。注意：知識拓展：數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測裝置有光柵、編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器及磁柵等。從測量的方式看有直接測量和間接測量；從測量裝置的原理和輸出信號看有絕對式測量和增量式測量及數(shù)字式測量和模擬式測量。本章難點：每種檢測裝置使用場合和安裝方式。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)輸出電壓的相位來檢測位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來檢測位移量。旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角位移測量裝置，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)輸出電壓的相位來檢測位移量；鑒幅式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值來檢測位移量。感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器均為電磁式檢測裝置，屬模擬式測量，二者工作原理相同，其輸出電壓隨被測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，同時也被用作速度傳感器。測速發(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控制中，因此角速度傳感器用得較多。6.6.1測速發(fā)電機(jī)是一種能把機(jī)械轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅?。它與一般的發(fā)電機(jī)相比有如下兩個特點。(1)輸出電壓與轉(zhuǎn)速嚴(yán)格地呈線性關(guān)系。(2)輸出電勢與轉(zhuǎn)速比的斜率大。測速發(fā)電機(jī)分交流和直流兩大類。交流測速發(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速發(fā)電機(jī)和直流測速發(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，它所測量的不是一段距離的變化量，而是通過檢測，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、工件或工作臺到位或行程限制等輔助機(jī)能的信號檢測。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開關(guān)之類的觸點器件便可構(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、難點和知識拓展本章重點：用于檢測機(jī)床運(yùn)動部件位置、速度的各種檢測裝置及其工作原理。注意：知識拓展：數(shù)控機(jī)床常用的位置檢測裝置有光柵、編碼器、感應(yīng)同步器、旋轉(zhuǎn)變壓器及磁柵等。從測量的方式看有直接測量和間接測量；從測量裝置的原理和輸出信號看有絕對式測量和增量式測量及數(shù)字式測量和模擬式測量。本章難點：每種檢測裝置使用場合和安裝方式。本章總結(jié)發(fā)出反饋的信號與數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號相比較，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，直至偏差等于零為止。位置檢測裝置是數(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位移和速度，并發(fā)出反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。數(shù)控機(jī)床一般要求檢測元件的分辨率（檢測元件能檢測到的最小位移量）在0.0001-0.01之內(nèi)，測量精度為±0.001-±0.02mm/m，運(yùn)動速度為0-24m/min。返回課件首頁返回本章首頁第6章思考題與習(xí)題6-1位置檢測裝置在NC機(jī)床中的作用是什么?試簡述NC機(jī)床對位置檢測裝置的要求。6-2位置檢測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簡述莫爾條紋的形成原理及特點。6-4在光柵檢測中采用細(xì)分電路有什么作用?6-5簡述接觸式碼盤的結(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)方向和測量軸的轉(zhuǎn)速?6-7絕對編碼器的分辨率是由什么決定的?6-8簡述光柵位置檢測裝置檢測線位移的工作原理。6-9在絕對編碼器中，二進(jìn)制編碼與葛萊碼編碼盤各有何優(yōu)缺點?6-10設(shè)有一絕對編碼器有8個碼道，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