位置检测装置.ppt

4）莫尔条纹移过的条纹数与光栅移过的刻线 数相等。例如，采用100线/mm光栅时，若光 栅移动了x mm（也就是移过了100×x条光栅 刻线），则从光电元件面前掠过的莫尔条纹 也是100×x条。由于莫尔条纹比栅距宽得多， 所以能够被光敏元件所识别。将此莫尔条纹 产生的电脉冲信号计数，就可知道移动的实 际距离了。
无刷式旋转变压器
它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附 加变压器的原、副边铁心及其线圈均成环形，分别固定于转 子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转 子绕组与附加变压器原边线圈连在一起，在附加变压器原边 线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合， 经附加变压器副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷 与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可 靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
(4 1)
（4－2）
根据电磁学原理，转子绕组B1B2 中的感应电势则为
VB KVs sin KVm sin sin t
式中K——旋转变压器的变化； m —Vs的幅值 ； V
——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时，=0。如 果转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上，则角代
第三节 旋转变压器
旋转变压器是一种常用的转角检测元件，它具
有结构简单、动作灵敏、工作可靠、对环境条件要
求低（特别是高温、高粉尘的环境）、输出信号幅
度大和抗干扰能力强等特点，缺点是信号处理比较 复杂。虽然如此，旋转变压器还是被广泛地应用于 半闭环控制的数控机床上。
一、旋转变压器的结构
旋转变压器的结构和两相绕线式异步电机的结构相似，可 分为定子和转子两大部分。定子和转子的铁心由铁镍软磁合金 或硅钢薄板冲成的槽状心片叠成。它们的绕组分别嵌入各自的

绝对式编码器有光电式、接触式和电磁式三种，以接触式四位绝对编 码器为例来说明其工作原理。
如图所示为二进制码盘。它在一个不导电基体上作成许多金属区使其导 电，其中有剖面线部分为导电区，用“1”表示；其它部分为绝缘区，用 “0”表示。每一径向，由若干同心圆组成的图案代表了某一绝对计数值
通常，我们把组成编码的各圈称为码道，码盘最里圈是公用的， 它和各码道所有导电部分连在一起，经电刷和电阻接电源负极。在 接触式码盘的每个码道上都装有电刷，电刷经电阻接到电源正极 （图b）。当检测对象带动码盘一起转动时，电刷和码盘的相对位 置发生变化，与电刷串联的电阻将会出现有电流通过或没有电流通 过两种情况。
3. A、B、C、D信号再经微 分变成窄脉冲A′、B′、C′、 D′，即在正走或反走时每 个方波的上升沿产生窄脉 冲，
4. 由与门电路把0o、90o、 180o、270o四个位置上产生 的窄脉冲组合起来，根据 不同的移动方向形成正向 或反向脉冲。
其波形图
sin
cos A B
C D A′ B′ C′ D′
6.2 光栅
6.2.1 结构
根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透 射光栅分辨率较反射光栅高，其检测精度可达1μm以上。
从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角 位移，直线光栅用于检测直线位移。两者工作原理基本相似，本节着 重介绍一种应用比较广泛的透射式直线光栅。
除标尺光栅
与工作台一起移
动外，其他均装 在一个壳体内， 作成一个单独部
光 栅
件固定在机床上，
测
这个部件称为光
量
栅读数头，又叫
系
光电转换器，其 作用把光栅莫尔
统
条纹的光信号变

第3章 数控位置检测装置
3.2 旋轉變壓器
旋轉變壓器是一種角位移測量元件，外 形如圖所示。結構與兩相繞線式非同步電動 機相似，由定子和轉子組成，根據轉子繞組 引出方式不同，分為有刷和無刷兩種結構形 式。

(a) 旋轉變壓器外形圖 (b)有刷旋轉變壓器結構圖 (c) 無刷旋轉變壓器結構圖 圖3.1 旋轉變壓器外形結構圖
第3章 数控位置检测装置
U1 U m sin t
定子
U1 U m sin t
Φ1
U1 U m sin t
Φ1
Φ1
1
பைடு நூலகம்
转子
Φ2
Φ2
Φ2
0
E1 0
1
E1 nU m sin t sin 1
90
E1 nU m sin t
第3章 数控位置检测装置

u 21 k 21U1m sin t sin u 22 k 22U 1m sin t cos
第3章 数控位置检测装置
將勵磁信號和轉子繞組輸出信號送至解碼電 路輸入端，即可得到轉子轉角代碼。日本多摩川 公司推出的解碼電路集成晶片原理如圖3.3所示， 如果圖中usr=0，那麼θ= θrd，即可解碼出轉子轉 角。
旋轉編碼器、圓光柵， 絕對式旋轉編碼器，多極旋轉 旋轉變壓器、圓感應同步 變壓器 器、圓形磁尺 三速圓型感應同步器
直線型
光柵尺、直線型感應 編碼尺、多通道投射光柵， 同步器、磁尺，鐳射干涉 三速直線型感應同步器、絕對 儀 式磁尺
第3章 数控位置检测装置

3.1.3 位置檢測裝置的性能指標
1. 精度：檢測輸出值與實際位置的符合程度。 2. 解析度：可分辨的最小刻度值，一般按加工精度的1／ 3～1／10選取檢測裝置的解析度。 3. 靈敏度：檢測輸出值隨實際位置變化的及時程度。 4. 遲滯：同一實際位置，正行程與反行程的檢測輸出結果 不一致的現象，稱為遲滯，遲滯越小越好。 5. 測量範圍和量程：測量範圍要滿足系統的要求，並留有 餘地。 6. 零漂與溫漂：測量精度隨時間和溫度的變化而變化的現 象。

复合式位置检测装置
结合接触式和非接触式的特点，如激光扫描仪等。特点是 测量范围大、精度高、稳定性好。
数控机床位置检测装置的发展趋势和前景
01
高精度、高稳定性
随着制造业的发展，对数控机床的加工精度要求越来越高，因此位置检
测装置的高精度、高稳定性是未来的发展趋势。
02
智能化、自动化
随着工业4.0的发展，智能化、自动化是未来的发展方向，因此位置检
测装置的智能化、自动化也是未来的发展趋势。
03
多功能、复合化
为了满足复杂加工需求，位置检测装置的多功能、复合化也是未来的发
展趋势。如将长度、角度、表面粗糙度等多参数测量集成于一体，实现
复合化的测量技术。
02
数控机床位置检测装置的工作原理
感应同步器的工作原理及结构
总结词
感应同步器是利用电磁感应原理实现位移测量的装置。
编码器具有体积小、精度高、响 应速度快等优点。
定期检查编码器的电源和信号输 出是否正常，以及与主轴的连接
是否牢固。
若出现故障，应进行检修或更换 编码器。
磁栅尺的维护与检修
01
02
03
04
磁栅尺具有安装方便、价格较 低等优点。
保持磁栅尺的清洁，避免铁屑 、粉尘等杂质的干扰。
定期检查磁栅尺的磁条是否损 坏或脱落，以及信号输出是否
应用案例二：某型数控铣床的位置检测与控制
总结词
该型数控铣床采用了磁栅尺作为位置检测装置，具有高精度、高分辨率、高可靠 性等特点。
详细描述
该数控铣床采用了磁栅尺作为位置检测装置，具有高精度、高分辨率、高可靠性 等特点。磁栅尺通过磁场感应原理，能够实时监测机床的移动量和位置，为数控 系统提供准确的反馈信息，从而实现了高精度的加工和控制。