1、第3章 位置检测装置,第一节 概述 第二节 光电编码器 第三节 光栅 第四节 感应同步器,第一节 概述,位置检测装置是数控系统的重要组成部分，在闭环数控系统中，必须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时检测出来，与给定的控制值(指令信号)进行比较，从而控制驱动元件正确运转，使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。数控机床加工中的位置精度，主要取决于数控机床驱动元件和位置检测装置的精度，因此，位置检测装置是数控机床的关键部件之一，它对于提高数控机床的加工精度有决定性的作用。,下一页,返回,第一节 概述,通常位置检测装置的精度指标主要包括系统精度和系统分辨率。系统精度是指在某单位长度或角
2、度内的最大累积测量误差，目前直线位移的测量精度可达0. 0010. 02 mm/ to ,角位移的测量精度可达 10“/360。而系统分辨率是指位置检测装置能够正确检测的最小位移量，目前直线位移的分辨率可达0. 001 mm，角位移的分辨率可达2”。通常检测装置能检测到的数控机床运动部件的运动速度为024 m/ min。,下一页,返回,上一页,第一节 概述,一、要求数控系统对位置检测元件的要求除应满足对传感器的一般要求外，还应具有下列要求:工作可靠，寿命长;.满足速度和精度要求;.使用维护方便，便于与计算机连接;.经济性好。,下一页,返回,上一页,第一节 概述,二、分类1.增量式测量和绝对式测
3、量增量式测量只测位移增量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是测量装置比较简单，任何一个对中点都可作为测量起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种测量方式，典型的测量元件有感应同步器、光栅、磁尺等。,下一页,返回,上一页,第一节 概述,缺点是在增量式测量系统中，移距是靠对测量信号计数后读出的，一旦计数有误，此后的测量结果将全错;另外在发生某种事故(如断电，刀具损坏等)时，事故排除后，不能再找到事故前执行部件的正确位置，这是由于这种测量方式没有一个特定的标志。绝对式测量可避免下述缺点，它的被测量的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一个被测点都有一个相应的测量值。这种测量方式分辨率要
4、求越高，结构电越复杂。,下一页,返回,上一页,第一节 概述,2.数字式测量和模拟式测量数字式测量是将被测的量以数字的形式来表示。测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控装置进行比较、处理，如光栅位置测量装置。数字式测量的特点是:.被测的量转换为脉冲个数，便于显示和处理;.测量精度取决于测量单位，和量程基本上无关(但存在累积误差);,下一页,返回,上一页,第一节 概述,.测量装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。模拟式测量是将被测的量用连续变量来表示，如电压变化，相位变化等，数控机床所用模拟式测量主要用于小量程的测量。在大量程内作精确的模拟式测量时，对技术要求较高。如旋转变压器，感应同步器等，模
5、拟式测量的特点是:.直接测量被测量，无须变换;.在小量程内实现较高精度的测量，技术较为成熟。,下一页,返回,上一页,第一节 概述,3.直接测量和间接测量直接测量是将测量装置直接安装在执行部件上，如光栅，感应同步器等用来直接测量工作台的直线位移。其缺点是测量装置要和行程等长，因此不便于在大行程情况下使用。间接测量是将测量装置安装在滚珠丝杠或驱动电机轴上，通过检测转动件的角位移来间接测量执行部件的直线位移。间接测量使用方便，无长度限制。缺点是测量信号中增加了由旋转运动转变为直线运动的传动链误差，从而影响了测量精度。常用位置检测装置见表3 -1所示。本章主要介绍光电编码器、光栅、感应同步器等。,返回
6、,上一页,第二节 光电编码器,一、光电编码器的工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号;通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90的两路脉冲信号。,下一页,返回,第二节 光电编码器,根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其
7、刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式三种。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,1.增量式编码器增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相;A、B两组脉冲相位差90，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。它的优点是原理构造简单，机械平均寿命可在几万小时以上，抗干扰能力强，可靠性高，适合于长距离传输。其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,2.绝对式编码器绝对编码器是直接输出数字量的传感器，在它的圆形码盘上沿径向有若干同心码道，每条道上由透光和不透光的扇形区相间组成，相邻码道的扇区数
8、目是双倍关系，码盘上的码道数就是它的二进制数码的位数，在码盘的一侧是光源，另一侧对应每一码道有一光敏元件;当码盘处于不同位置时，各光敏元件根据受光照与否转换出相应的电平信号，形成二进制数。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,这种编码器的特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码。显然，码道越多，分辨率就越高，对于一个具有N位二进制分辨率的编码器，其码盘必须有N条码道。目前国内已有16位的绝对编码器产品。绝对式编码器是利用自然二进制或循环二进制(葛莱码)方式进行光电转换的。绝对式编码器与增量式编码器不同之处在于圆盘上透光、不透光的线条图形，绝对编码器可有若干
9、编码，根据读出码盘上的编码，检测绝对位置。编码的设计可采用二进制码、循环码、二进制补码等。它的特点是:,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,.可以直接读出角度坐标的绝对值;没有累积误差;.电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有10位、14位等多种。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,3.混合式绝对值编码器混合式绝对值编码器，它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能;另一组则完全同增量式编码器的输出信息。光电编码器是一种角度(角速度)检测装置，它将输入给轴的角度量，利用光电转换原理转换成相应的电脉冲或数字量，
10、具有体积小，精度高，工作可靠，接口数字化等优点。它广泛应用于数控机床、回转台、伺服传动、机器人、雷达、军事目标测定等需要检测角度的装置和设备中。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,二、编码器在数控机床中的应用1.位移测量由于增量式光电编码器每转过一个分辨角对应一个脉冲信号，因此，根据脉冲的数量、传动比及滚珠丝杠螺距即可得出移动部件的直线位移量。如某带光电编码器的伺服电动机与滚珠丝杠直联(传动比1 : 1)，光电编码器为1 200脉冲/转，丝杠螺距为6 mm，在数控系统位置控制中断时间内计数1200个脉冲，则在该时间段里，工作台移动距离为6 mm。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码
11、器,2.螺纹加工控制为便于数控机床加工螺纹，在其主轴上安装光电编码器，光电编码器通常与主轴直联(传动比1 : 1)。为保证切削螺纹的螺距准确，要求主轴转一周工作台移动一个导程，必须有固定的起刀点和退刀点。安装在主轴上的光电编码器在切削螺纹时就可解决主轴旋转与坐标轴进给的同步控制。保证主轴每转一周，刀具准确地移动一个导程。此外，螺纹加工要经过儿次切削才能完成，每次重复切削时，开始进刀的位置必须相同。为了保证重复切削而不乱，数控系统在接收到光电编码器中的一转脉冲后才开始螺纹切削的计算。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,3.编码器在永磁式交流伺服电动机中的应用永磁式交流伺服电动机是当代电器
12、伺服控制中最新的技术之一，它是利用控制理论新成果矢量控制技术结合电子技术中新成就实现的。永磁式交流伺服电动机的定子是三相绕组，转子是永久磁铁构成的永磁体，同轴连着位置传感器，其结构如图3-1 ( a)所示。,下一页,返回,上一页,第二节 光电编码器,位置检测装置采用光电编码器，其作用有三个:提供电动机定、转子之间的相互角度位置和电子电路配合，使得三相绕组中流过的电流和转子位置转角成正弦函数关系，彼此相差120电角度。三相电流合成的磁动势在空间的方向总是和转子的磁场成90电角度(超前)，产生最大可能的转矩，实现矢量控制;通过频率/电压转换电路，提供电动机转速反馈信号;,下一页,返回,上一页,第二
13、节 光电编码器,提供数控系统的位置反馈信号。由于绝对式编码器价格昂贵，采用绝对式编码器一般情况下是不适宜的。因为如果位数少，控制精度不高;如果位数多，则编码器很难制造，速度无法提高，价格也很高。实用的方案是采用两套编码器:用绝对式编码器对定、转子之间的相对位置进行初定位，然后用增量式编码器对位置进行精确定位。编码器共有12路信号输出，它们是 以及 ， 如图3-1 ( b)所示。其中 是作精确定位的增量式编码器信号， 为每转一个脉冲零位信号。信号U、 每转的脉冲数与电动机的极对数一致。信号A、B之间相差90电角度，U、V、W彼此相差120。,返回,上一页,第三节 光栅,光栅主要有两大类:物理光栅
14、和计量光栅。物理光栅的测量精度非常高(栅距为0. 0020. 005 mm，通常用于光谱分析和光波波长测定等。计量光栅相对而言刻度线粗一些，栅距大一些(0. 0040. 25mm)，通常用于检测直线位移和角位移等。在高精度数控机床上，目前大量使用计量光栅作为位置检测装置。下面介绍的就是计量光栅。光栅位置检测装置的构成如图3 -2所示。),下一页,返回,第三节 光栅,光栅主要用于检测直线位移和角位移。检测直线位移的称为直线光栅，检测角位移的称为圆光栅。圆光栅是在玻璃圆盘的圆环端面上制成黑自相间的条纹，条纹呈辐射状，相互间的夹角相等。下面主要介绍直线光栅。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,一、
15、直线光栅直线光栅主要有玻璃透射光栅和金属反射光栅两种。玻璃透射光栅是在透明的光学玻璃表面制成感光涂层或金属镀膜，经过涂覆、蚀刻等工艺制成间隔相等的透明与不透明线纹，所以称为透射光栅。图3 -3所示为透射光栅检测装置。常用的透射光栅的线纹密度为25条/mm、50条/mm、100条/mm、250条/mm。它的主要特点是:,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,.光源可以垂直射入，光电元件可以直接接收光信号，因此信号幅度大，读数头结构比较简单;.刻线密度较大，再经过电路细分，可达到微米级的分辨率。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,金属反射光栅是在钢尺或不锈钢带的镜面上经过腐蚀或直接刻划等工艺制成光
16、栅线纹，所以称为反射光栅。图3-4所示为反射光栅检测装置 常用的反射光栅的线纹密度为4条/mm , 10条/mm、25条/mm、40条/mm、50条/mm。它的主要特点是:.光栅材料与机床材料的线膨胀系数相近;.坚固耐用，安装与调整比较方便;.分辨率低于透射光栅。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,下面介绍直线透射光栅的工作原理:1.直线透射光栅的构造直线透射光栅由标尺光栅、指示光栅、光源、透镜、光电元件及检测电路等组成。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,标尺光栅和指示光栅也可分别称为长光栅和短光栅，它们的线纹密度相等。长光栅可安装在机床的固定部件上(如机床床身)，其长度选定为机床工作台
17、的全行程。短光栅则安装在机床的运动部件上(如工作台)。当工作台移动时，指示光栅与标尺光栅产生相对移动。两光栅尺面相互平行地重叠在一起，并保持一定的间隙，且两平面相对转过一个很小的角度。在实际应用中，总是把光源、指示光栅和光敏元件等组合在一起，称为读数头。因此，光栅位置检测装置可以看成是由读数头和标尺光栅两部分组成。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,2.直线透射光栅的工作原理图3 -5是莫尔条纹形成的原理图。将长光栅和短光栅重叠在一起，中间保持0. 010. 1 mm的间隙，并使两光栅的线纹相对转过一个很小的夹角。当光线平行照射光栅时，由于光的透射及衍射效应，在与线纹垂直的方向上，准确地说，
18、在与两光栅线纹夹角的平分线相垂直的方向上，会出现明暗交替、间隔相等的粗条纹，这就是“莫尔干涉条纹”，简称莫尔条纹。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,两条明带或两条暗带之间的距离称为莫尔条纹的间距B，若光栅的栅距为W，两光栅线纹的夹角为 ，则它们之间存在以下几何关系:因为很小，所以 ，则由此可见，莫尔条纹的间距与光栅栅距呈正比关系。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,3.光栅的辨向与信号处理为了既能计数，又能判别工作台移动的方向，如图3 -6所示的光栅用了4个光电池。每个光电池相距为1/4光栅刻线间距(W/4)。当指示光栅移动时，莫尔条纹通过各个光电池的时间不一样，光电池的电信号虽然波形一
19、样，但相位差1/4周期。当指示光栅3向右移动时，莫尔条纹向上移动，光电池A输出的信号滞后光电池B的输出信号1/4周期。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,根据各光电池输出信号的相位关系，就可以确定标尺光栅移动的方向。据此，可设计出光栅的检测逻辑线路图，如图3 -6所示。图中各光电池之间的电信号波形相差90, 1、3及2、4间相差180。将光电池输出分两路，一路由1和3经差动放大器和整形电路后形成方波，另一路由2和4经差动放大器和整形后得到方波。为了得到四个相差 的脉冲，整形后的方波，一路直接微分产生脉冲，另一路经反相后再微分产生脉冲。将微分后的脉冲用8个与门和2个或门进行逻辑组合，从而实现辨
20、别移动部件的方向。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,(1)正向运行脉冲由Y1Y4输出。此时，莫尔条纹按1234顺序对光电池进行扫描。从而得到脉冲顺序为: 。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,(2)反向运行脉冲由Y5Y8输出。此时，莫尔条纹按432 1顺序对光电池进行扫描。从而得到反向脉冲顺序为: 。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,正向脉冲和反向脉冲的输出波形见图3-6 ( b)。由此可见，光栅每移过一个栅距，光栅检测电路便输出四个脉冲，实现了细分的目的。光栅检测系统的分辨率与栅距W和细分倍数n有关，见下式，即,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,光栅检测装置结构比较简单，但使用时
21、极易受外界气温的影响，也容易被切屑、油污等污染。此外，由于标尺光栅较长，当室温变化10时，可引起0. 02 mm的测量误差，这些在使用时应加以注意。反映光栅移动的正弦波光信号由光电元件转换为正弦波电信号，再经过放大、整形、微分等处理后，变换成相应的测量脉冲，即由电脉冲来标定直线位移，一个脉冲表示一个栅距大小的位移量。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,二、光栅应用光栅装置是数控设备、坐标镗床、工具显微镜X-Y工作台及某些坐标测量仪器上广泛使用的位置检测装置。光栅主要用于测量运动位移，确定工作台运动方向及确定工作台运动的速度。下面以JENIX系列光栅数显装置为例介绍其结构和使用。,下一页,返回
22、,上一页,第三节 光栅,JENIX光栅数显装置由光栅尺和数字显示器组成，光栅尺包括主尺与分度尺，主尺固定在导轨上，分度尺(即扫描头)安装在移动部件上。其工作原理如图3 -7所示，由红外线发光管产生光源经两光栅尺形成莫尔条纹后，由发光晶体感光并将光信号变换成电流信号，再经4倍电子细分电路产生高分辨的信号，并通过扫描头输入数字显示器显示。JENIX光栅尺主要型号为JSS和JSM两种。图3 -8为其输出的波形信号，当扫描头正方向移动时，A相滞后B相90，输出为下波计数脉冲。图3 -9为JENIX型光栅尺的外形及安装尺寸，表3 -2为其技术参数。,下一页,返回,上一页,第三节 光栅,光栅主尺要求对导轨
23、安装面的平行度允差为0. 3mm，扫描头安装面对导轨的平行度应控制在0. 01 mm内。扫描头装上后，高速扫描头与主尺的间距，应使其保持测量全长的值为1.50. 3 mm之内。当导轨直线误差较大时，应对光栅尺进行长度校正。校正的方法是，首先将扫描头输出接头与数字显示器相连，把扫描头移至测量起点，将激光干涉仪置于工作台上并将其清零，然后将扫描头全程移动，转动校正螺钉，使其在任意位置上数字显示器上读数与激光干涉仪上读数相符。图3 -10为某光栅尺与导轨连接的一种方案。光栅尺外观及其在车床上的安装示意图如图3-11 (a)、(b)所示。各种直线式光栅的规格见表3 -3。,返回,上一页,第四节 感应同
24、步器,根据用途，可将感应同步器分为直线式和旋转式两种，它是利用电磁原理将线位移和角位移转换成电信号的一种装置。分别用于测量线位移和角位移。它们的工作原理都与旋转变压器相似。感应同步器具有检测精度比较高、抗干扰性强、寿命长、维护方便、成本低、工艺性好等优点，广泛应用于高精度伺服转台、雷达天线、火炮和无线电望远镜的定位跟踪、精密数控机床以及高精度位置检测系统中。下面仅以直线式感应同步器为例，对其结构特点和工作原理进行叙述。感应同步器一般由1 000 Hz10 000 Hz，几伏到几十伏的交流电压励磁，输出电压一般不超过几毫伏。,下一页,返回,第四节 感应同步器,一、感应同步器的工作原理以直线式感应
25、同步器为例，感应同步器由定尺和滑尺两部分组成，如图3 -12所示。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,定尺和滑尺的基板是由与机床热膨胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘钻结剂贴以铜箔，并利用照相腐蚀的办法制成如图3-12所示的印刷绕组，定尺表面制有连续平面绕组，滑尺上制有两组分段绕组，分别称为正弦绕组(sin绕组)和余弦绕组(cos绕组)，这两段绕组相对于定尺绕组在空间错开1/4的节距，定尺和滑尺绕组节距相等，均为 。定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙(0. 25mm0.05mm)。工作时，当在滑尺两个绕组中的任一绕组上加激励电压时，由于电磁感应，在定尺绕组中会感应出相同频率的感应电压，
26、通过对感应电压的测量，可以精确地测量出位移量。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,图3 -13所示为滑尺在不同位置时定尺上的感应电压。在a点时，定尺与滑尺绕组重合，这时感应电压最大;当滑尺相对于定尺平行移动后，感应电压逐渐减小，在错开1/4节距的b点时，感应电压为零;再继续移至1/2节距的c点时，得到的电压值与a点相同，但极性相反，在3/4节距时到达d点，又变为零;再移动1/4节距到e点，电压幅值与a点相同。这样，滑尺在移动一个节距的过程中，感应电压变化了一个余弦波形。由此可见，在励磁绕组中加上一定的交变励磁电压，感应绕组中会感应出相同频率的感应电压，其幅值大小随着滑尺移动作余弦规律变
27、化。滑尺移动一个节距，感应电压变化一个周期。感应同步器就是利用感应电压的变化进行位置检测的。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,二、感应同步器的应用感应同步器作为位置测量装置在数控机床上有两种工作方式:鉴相式和鉴幅式。1.鉴相式在此种工作方式下，给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通上幅值、频率相同，而相位差为90的交流电压,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,激磁信号将在空间产生一个以为频率移动的电磁波。磁场切割定尺导线，并在其中感应出电动势，该电动势随着定尺与滑尺位置的不同而产生超前或滞后的相位差。根据滑尺在定尺上的感应电压关系，分别在定尺绕组上得到感应电势为根据叠加原理可以直接求
28、出感应电动势,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,式中 Um励磁电压幅值(V);励磁电压角频率(rad/s);K比例常数，其值与绕组间最大互感系数有关;滑尺相对定尺在空间的相位角。设感应同步器的节距为 ，测量滑尺直线位移量x和相位差之间的关系为,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,由此可知，在一个节距内与x是一一对应的，通过测量定尺感应电动势的相位 ，即可测量出滑尺相对于定尺的位移x。例如，定尺感应电动势与滑尺励磁电动势之间的相位角 =18，在节距 = 2 mm的情况下，表明滑尺移动了0. 1 mm 。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,数控机床闭环系统采用鉴相型系统时，其
29、结构如图3 -14所示。误差信号用来控制数控机床的伺服驱动机构，使机床向清除误差的方向运动，构成位置反馈。指令相位1 ，由数控装置发出，机床工作时，由于定尺和滑尺之间产生了相对运动，则定尺上感应电压的相位发生了变化，其值为2。当 时，即感应同步器的实际位移与CNC装置给定指令位置不相同，利用相位差作为伺服驱动机构的控制信号，控制执行机构带动工作台向减小误差的方向移动，直至 =0才停止。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,2.鉴幅式在此种工作方式下，给滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通上相位、频率相同，但幅值不同的交流电压，并根据定尺上感应电压的幅值变化来测定滑尺和定尺之间的相对位移量。加在
30、滑尺正、余弦绕组上励磁电压幅值的大小，应分别与要求工作台移动的X1(与位移相应的电角度为1)成正、余弦关系，即,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,正弦绕组单独供电时当滑尺移动时，定尺上的感应电压U0随滑尺移动距离x(相应的角位移)而变化。设滑尺正弦绕组与定尺绕组重合时x =0(即 =0)，若滑尺从x = 0开始移动，则在定尺上的感应电压为,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,余弦绕组单独供电时若滑尺从x =0开始移动，则在定尺上的感应电压为当正弦与余弦同时供电时，根据叠加原理,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,令 1= + ，当极小时，U0可近似表示为因为 所以,下一页,
31、返回,上一页,第四节 感应同步器,上式表示，定尺感应电压U0(也称为误差电压)的幅值近似与 x的大小。幅值测量系统的基本原理是通过改变滑尺上正、余弦绕组的激励电压幅值，使定、滑尺有任意相对位移时定尺绕组输出的感应电压均为零，即使1跟随变化( = , x1 =x。在幅值工作方式中，测出的 x为滑尺相对定尺位移的增量， x与U0对应，当U0超过事先设定的门槛电平，就产生一个脉冲信号，同时对励磁信号Us、Uc进行修正，通过对脉冲计数就可实现对位移的测量。图3-15为感应同步器在幅值工作方式的检测原理图。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,定尺感应电压U0经放大后进入误差变换器输出一路为方向控
32、制信号，另一路为实际脉冲值。输出脉冲一方面作为实际位移值被送到脉冲混合器，同时被送至正/余弦信号发生器，修正励磁信号。误差变换器环节还包含有门槛电路，门槛电平确定与系统的脉冲当量有关。当 = 0. 01 mm时，门槛电压应定在0. 007 mm，也就是使滑尺位移0. 007 mm后，产生的误差电压刚好达到门槛电压。一旦定尺上输出感应电压越过门槛时便有脉冲输出，该环节输出脉冲一方面作为实际位移值送脉冲混合器，另一方面作用于正、余弦绕组的指令脉冲与反馈脉冲进行比较，得出系统的位置误差，经信号变换后，控制伺服机构向减少误差的方向运动。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,三、安装与使用将感应同
33、步器的输出与数字位移显示器相连，便可方便地将滑尺相对定尺的机械位移准确地显示出来。根据感应同步器的工作方式不同，数字位移显示器也有相位型和幅值型两种。为了提高定尺输出电信号的强度，定尺上输出电压首先应经前置放大器放大后再进入到数字显示器中。此外，在感应同步器滑尺绕组与激励电源之间要设置匹配变压器，以保证滑尺绕组有较低的输入阻抗。,下一页,返回,上一页,第四节 感应同步器,感应同步器的安装总图如图3 -16所示，图中定尺和滑尺组件分别由尺子、尺座组成，防护罩的功能是防止灰尘、油污以及铁屑进入。通常将定尺尺座与固定导轨连接，滑尺座与移动部件连接。为了保证检测精度，要求定尺侧母线与机床导轨基准面的平
34、行度允差在全长内为0. 1 mm，滑尺侧母线与机床导轨基准面的平行度允差在全长内为0. 02mm，定尺与滑尺接触的四角间隙一般不大于0. 05 mm(可用塞规尺测量)。当量程超过250mm时，需将多个定尺连接起来，此时应使接长后的定尺组件在全行程上的累积误差控制在允许范围内。,返回,上一页,表3-1 常用位置检测装置,返回,图3-1 永磁式交流伺服电动机的结构及其编码器输出的波形,返回,图3-2 光栅位置检测装置的构成,返回,图3-3 透射光栅检测装置,返回,图3-4 反射光栅检测装置,返回,图3-5 莫尔条纹形成的原理图,返回,图3-6 光栅的检测电路图,返回,图3-7 JENIX光栅尺工作原理,返回,图3-8 JENIX型光栅尺输入/输出波形,返回,图3-9 JENIX型光栅尺的外形安装尺寸,返回,表3-2 JENIX光栅尺的技术参数,返回,图3-10 光栅尺与扫描头安装结构图,返回,图3-11 光栅尺外观及其在车床上的安装示意图,返回,表3-3 直线式光栅的主要规格,返回,图3-12 直线式感应同步器的定尺与滑尺,返回,图3-13 滑尺在不同位置时定尺上的感应电压,返回,图3-14 感应同步器相位工作方式,返回,图3-15 感应同步器在幅值工作方式的检测原理图,返回,图3-16 直线感应同步器安装图,返回,
