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位置检测装置在数控系统中的应用
作者：周俊
来源：《科学与财富》2013年第10期
摘要：位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。本文介绍了几种常用的位置检测装置及应用，并着重介绍了感应同步器的安装。
关键词：位置检测装置 数控系统 应用
1 数控系统对位置检测装置的要求
位置检测装置是指能够把机械位移量转换成一定形式的电信号的装置，是数控机床的重要组成部分。在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使着向消除偏差的方向运动直至偏差等于零为止。
1）高可靠性和高抗干扰性。检测装置应能抗各种电磁干扰，基准尺对温、湿度敏感性低，温、湿度变化对测量精度影响小。
2）使用维护方便，适合机床运行环境。测量装置安装时要有一定的安装精度要求，安装精度要合理。由于受使用环境的影响，整个测量装置应该有较好的防尘、防油雾、防切屑等措施。
3）能够满足精度和速度的要求。一般要求检测元件的分辨率在0.0001～0.1mm之间，测量精度为±（0.001～0.02）mm / m。
4）成本低、寿命长。
2 检测装置的分类
按测量对象不同分类：位移检测装置和速度检测装置。
按安装位置不同分类：直接测量和间接测量。
按测量方法不同分类：绝对式测量和增量式测量。
按检测信号不同分类：模拟式测量和数字式测量。
3 常用典型位置检测装置及应用 龙源期刊网
3.1 旋转变压器（角位移检测元件）
旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步电动机相似，由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上，激磁频率通常为400H、500H、1000H、3000H、5000H，其结构简单、动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。
配置不同类型位置检测装置ＦＡＮ ＵＣ一０／Ｃ 数控系统的调试 刘 江 （常州机电职业技术学院ＦＡＮＵＣ数控系统应用中心，江苏常州２１３１６４） 摘要：从ＦＡＮＵＣ一０ｉＣ数控系统配置不同位置检测装置的类型、系统调试方法、调试后机床故障处理三个 方面，论述系统柔性进给齿轮比、位置脉冲数、反馈方向、绝对位置编码器参数设置和调试后机床出 现振动和闭环反馈断线报警处理方法。 关键词：ＦＡＮＵＣ数控位置调试故障
Ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ ｏｆ ＦＡＮＵＣ－ＯｉＣ ｗｉｔｈ Ｄｉｆｅｒｅｎｔ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｄｅｖｉｃｅ ＬＩＵ Ｊｉａｎｇ （ＦＡＮＵＣ ＣＮＣ Ａｐｐｌｙｉｎｇ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ２ １ ３ １ ６４，ＣＨＮ）
在ＦＡＮＵＣ系统中，作为位置检测器的有很多种， 按照编码器的安装位置来分有内装和分离型两种，其 中内装是指安装在电动机内部的编码器，分离型为安 装在机床上的位置编码器，而光栅尺等同于外装位置 编码器。位置检测器也可以分为增量和绝对两大类， 除此以外，还有具有距离编码的光栅尺（半绝对式）。 按照检测器的传输信号可以分为串行编码器和普通 １ＴｒＬ电平Ａ／Ｂ相的编码器（在ＦＡＮＵＣ的电动机中全 部采用的是串行编码器）。内装在伺服电动机中的编 码器可以根据电动机规格来确定其类型。 １ 位置编码器的类型 １．１ 安装在电动机内部的内装编码器 （１）绝对／增量 绝对位置编码器通过提供给检测器的电源来保证 其连续工作，使得位置信息不丢失，能够记忆机床的机 械位置，不管系统是否工作，编码器始终处于工作状 态。使用绝对位置编码器后，机床的零点一旦被设定，
图４凸轮轴磨床ｏＥＭ程序界面 ５ 结语 目前，数控专用软件的需求非常的大，但由于数控 系统本身的技术复杂性，ＯＥＭ的设计难度较大，效率 较低。本文系统地总结了ＯＥＭ软件的设计方法，把全 数控凸轮轴磨床磨削的专用控制界面和功能完整的集 成到西门子系统中，形成应用于全数控凸轮轴磨床磨 ・ １ ５ｎ ・ 削的数控系统软件。这样，在自己的专用界面下，操作 人员可以很方便地进行Ｒ参数的保存和管理，进行加 工程序的编制和保存，简化了操作，提高了生产率，满 足了自身的特殊需要，取得了良好的效果。 参考文献 １ Ｓｉｍｅｎｓ．８４０Ｄ ＨＭＩ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ Ｐａｃｋａｇｅ． ２ 高峰．西门子ＯＥＭ软件在数控凸轮轴磨床上的开发与应用．制造技 术与机床，２００６（１０）：１２２～１２５ ３ 李南，王刚，赵学．开发软件ＯＥＭ下界面的编制．机床与液压，２００６ （８） ４ 吴艳花．基于ＶＢ下西门子８４０Ｄ数控系统界面的二次开发：［硕士 学位论文］．兰州：兰州理工大学，２００５０３０１ ５ 曹彦飞．西门子ＯＥＭ软件在全数控凸轮磨床中的应用．国内外机电 一体化技术，２００５（３） 第一作者：陈顺红，男，１９８２年生，硕士研究生，主 要研究方向：机电一体化，计算机控制与测试。 （编辑李静） （收稿日期：２００７—１１—１６） 文章编号：８３４４ 。 如果您想发表对本文的看法．请将文章编号填入读者意觅调套表中盼糟鏖位置。
第三章数控机床的位置检测
提
要本章主要介绍数控机床的位置检测装置
作用及分类，讲解光栅尺和脉冲编码器
的结构、工作原理及其应用。
学时：2学时第三章数控机床的位置检测
目
标掌握光栅和脉冲编码器的结构特点、工作原理
及应用。了解数控机床的位置检测装置作用及类型。第三章数控机床的位置检测
建
议学生学习本章节，可结合数控中心的
数控机床来了解光栅和脉冲编码器和
等位置检测装置的结构特点、工作原
理。第三章数控机床的位置检测
第一节概述
位置检测装置是NC机床重要组成部分，在闭环系统
中其主要作用是检测位移量，并发出反馈信号与数控
装置的指令信号比较，如有偏差，经放大后控制执行
部件，使其朝消除偏差方向运动，直至偏差为零。
为提高数控机床的加工精度，须提高检测元件和检
测系统的精度，不同类型数控机床，对检测元件和检
测系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。
一般要求检测元件的分辨率在0.0001～0.01mm之
内、测量精度为±0.001～0.02mm/m,运动速度为
0～24m/min。一、位置检测装置的要求
高可靠性和高抗干扰性；
满足精度与速度要求；
使用维护方便，适合机床运行环境；
低成本。数控机床对位置检测装置的要求：
检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的
作用是检测位移，发送反馈信号，构成闭环控制。
数控机床的运动精度主要由检测系统的精度决定。
位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨率。
分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测量线路
。在设计数控机床，尤其是高精度或大中型数控机床
时，必须选用检测元件。二、位置检测装置的分类
从检测的
信号分直线型
回转型
从传感器
输出信号分模拟式
数字式2．检测传感器分类
直线感应同步器、长光栅、
长磁栅、激光干涉仪
旋转变压器、圆感应同步器、
圆光栅、圆磁栅、编码盘
光栅检测装置、脉冲编码盘旋转变压器、感应同步器
感应同步器
——抗干扰能力强，对环境要求低，维护简单、
价格低，寿命较长，具有一定精度、应用较广。
光栅
——抗干扰能力强，高分辨率、大量程、测量精度高、
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数控机床位置精度的检测与补偿
作者：于喜郎 温华栋 田铁英
来源：《中小企业管理与科技·上旬刊》2011年第05期
摘要：现代数字精密加工技术已经成为当前主流加工技术，精度成为现代工业最重要的技术要求。为此，在数控机床上对数控机床位置精度进行检测和补偿是提高数控机床的工作精度最直观有效的途径。本文主要介绍当前数控机床上常用的几种误差测量方法与仪器的原理。
关键词：数控机床 激光干涉仪 精度检测
高精度是现代工业最主要的技术要求，随着数控机床在现代化工业技术中的应用越来越广泛，对数控机床在精度上的要求也越来越严格。提高数控机床位置精度是提高数控机床加工精度的前提保障和最为直观有效的方法。
目前数控机床位置精度检验标准主要采用国际标准（IS0230-2）或（国家标准GBl0931-89）或国际上公认的VDI3441标准等。同一台机床检测时如果采用了不同的标准，可能会得到不同的位置精度值，因此要注意根据需要选择相应标准的数控机床的精度指标，或者参考数控机床购买合同技术书上注明的验收标准。
下面具体探讨应用激光干涉仪对数控机床的几何精度以及各数控轴的反向偏差和定位精度的检测。
1 激光干涉仪检测数控机床精度的原理及方法
激光干涉仪的工作原理是在氦氖激光器上添加一个约0.03特斯拉的轴向磁场。根据塞曼分裂效应和频率牵引效应，激光器会产生出“1”和“2”两个不同频率的左旋和右旋圆偏振光。其中一路在经过了偏振分光镜后又分成了仅含有f1的光束和仅含有f2的光束。当可移动反射镜发生位移的时侯,含有f2的光束在经过可移动反射镜的反射后成为含有f2±Δf的光束(Δf是可动反射镜移动时因多普勒效应产生的附加频率,正负号表示移动方向)并与由固定反射镜反射回来的，仅含有f1的光束在经过偏振片2后会合成为测量光束f1-(f2±Δf）。测量光束和参考光束f1-f2经过各自的光电转换组件、放大器组件、整形器组件后进入减法器相减后输出，成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，进行当量换算（乘1/2激光波长）后，即可得出可动反射镜的位移量。
