伺服系統(tǒng)中的常用檢測裝置

5伺服系統(tǒng)中的常用檢測裝置5.1概述組成：位置測量裝置是由檢測元件和信號(hào)處理裝置組成的作用：實(shí)時(shí)測量執(zhí)行部件的位移和速度信號(hào)，并變換成位置控制單元所要求的信號(hào)形式，將運(yùn)動(dòng)部件現(xiàn)實(shí)位置反響到位置控制單元，以實(shí)施閉環(huán)控制。閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的加工精度在很大程度上是由位置檢測裝置的精度決定的，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)，須精心選擇位置檢測裝置。8/26/20241檢測系統(tǒng)的根本特性8/26/20242〔3〕線性度是用實(shí)測的I/O曲線與擬合直線之間最大偏差和滿量程輸出的百分比來表示的?！?〕靈敏度是指傳感器或檢測系統(tǒng)輸出的變化量和引起此變化的輸入變化量的比值。〔5〕遲滯系統(tǒng)的加載和卸載曲線不重合的程度叫做遲滯。8/26/20243對于大型機(jī)床以滿足速度要求為主對于中小型機(jī)床和高精度機(jī)床以滿足精度要求為主。系統(tǒng)分辨率的提高，對加工精度有一定的影響，但也不宜過小分辨率的選取通常和脈沖當(dāng)量的選取方法一樣，數(shù)值也相同，均按機(jī)床加工精度的1/3-1/10選取。機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)所用的檢測部件主要有:旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器兩種，在全閉環(huán)時(shí)用作位置檢測的還有光柵等。8/26/202448/26/202455.1.1對位移檢測裝置的要求

〔1〕除了對電磁感應(yīng)有較強(qiáng)的抗干擾能力外，還要求不怕油、水的污染，也要求檢測元件被環(huán)境溫度影響較小?！?〕在機(jī)床執(zhí)行部件移動(dòng)范圍內(nèi)，滿足精度和速度響應(yīng)時(shí)間要求直線位移檢測裝置的分辨率一般在之間，其測量精度可達(dá)?！?〕使用維護(hù)方便，使用機(jī)床工作環(huán)境。由于機(jī)床在實(shí)際加工中有鐵屑和切削液的存在，所以檢測元件在拖板上安裝時(shí)也必須有一定的防護(hù)罩?！?〕本錢低8/26/20246對轉(zhuǎn)角測量裝置的分辨率在2″時(shí)其測量精度可達(dá)±10″/360°?！?〕對所檢測位移信號(hào)處理方便指從檢測元件中取出的與位移有關(guān)的電信號(hào)，通過有關(guān)電路進(jìn)行放大、整形、細(xì)分、記數(shù)等信號(hào)處理。一般來說，數(shù)字式測量裝置的信號(hào)處理較方便，而模擬式測量裝置的信號(hào)處理就較復(fù)雜?！?〕使用經(jīng)濟(jì)。本錢低、壽命長。8/26/202475.1.2分類分

類

增

量

式

絕

對

式

位移傳感器

回轉(zhuǎn)型--脈沖編碼器、自整角機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器、光柵角度傳感器、圓光柵、圓磁柵

多極旋轉(zhuǎn)變壓器、絕對脈沖編碼器

絕對值式光柵、三速圓感應(yīng)同步器、磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器

直線型--直線感應(yīng)同步器、光柵尺、磁柵尺、激光干涉儀

霍耳位置傳感器

三速感應(yīng)同步器、絕對值磁尺、光電編碼尺、磁性編碼器

速度傳感器測速發(fā)電機(jī)、數(shù)字脈編碼式速度傳感器、霍耳速度傳感器

角度傳感器、數(shù)字電磁、磁敏式速度傳感器

電流傳感器

霍耳電流傳感器

8/26/202481〕按照測量手段將其分為直接測量和間接測量〔1〕直接測量用實(shí)現(xiàn)標(biāo)定好的測量儀表直接讀取被測量結(jié)果的方法?！?〕間接測量一般在無法進(jìn)行直接測量時(shí)采用，其方法是先對與被測量有確定函數(shù)關(guān)系的幾個(gè)參數(shù)進(jìn)行測量，并將結(jié)果代入函數(shù)關(guān)系經(jīng)過計(jì)算得到所需被測量的值。2〕偏差式測量、零位式測量和微差式測量8/26/202495.2旋轉(zhuǎn)變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器是一種輸出電壓與角位移量成連續(xù)函數(shù)關(guān)系的感應(yīng)式微電機(jī)。從物理本質(zhì)上看，旋轉(zhuǎn)變壓器是一種可以轉(zhuǎn)動(dòng)的變壓器,它由定子和轉(zhuǎn)子組成其原、副繞組分別放置在定、轉(zhuǎn)子上，原、副繞組之間的電磁耦合程度與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角有關(guān)。當(dāng)它的原繞組施加單相交流電壓勵(lì)磁時(shí)，副繞組輸出電壓的幅值將與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角有關(guān)。

8/26/202410分類方法:(1)假設(shè)按有無電刷來分，可分為接觸式和無接觸式兩種；(2)假設(shè)按極對數(shù)來分，可分為單對極和多對極；(3)假設(shè)按用途來分，可分為計(jì)算用旋轉(zhuǎn)變壓器和數(shù)據(jù)傳輸用變壓器；(4)假設(shè)按輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角間的函數(shù)關(guān)系來分，可分為正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器、線性旋轉(zhuǎn)變壓器、比例式旋轉(zhuǎn)變壓器以及特殊函數(shù)旋轉(zhuǎn)變壓器等四類。8/26/2024115.2.1旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)和工作原理8/26/202412工作原理定子繞組和轉(zhuǎn)子繞組之間產(chǎn)生感應(yīng)電壓。一般定子繞組通激磁電壓，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)信號(hào)作為輸出，有：E2=KEMsinwt旋轉(zhuǎn)變壓器在結(jié)構(gòu)上保證其定子和轉(zhuǎn)子之間氣隙內(nèi)磁通分布符合正弦規(guī)律，當(dāng)激磁電壓加到定子繞組上時(shí)，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，其工作原理如下圖。8/26/202413旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理8/26/202414旋轉(zhuǎn)變壓器原理說明設(shè)加到定子繞組的激磁電壓為U1=UMsinwt，通過電磁耦合，轉(zhuǎn)子繞組將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)式為E2。(1)當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸與定子繞組的磁軸相互垂直時(shí)，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電動(dòng)勢E2=0；(2)當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸自垂直位置轉(zhuǎn)過90°時(shí)，此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電壓為最大E2=KUMsinwt。(3)當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸自垂直位置轉(zhuǎn)過一定角θ時(shí)，定子磁通在轉(zhuǎn)子繞組平面的投影，那么轉(zhuǎn)子繞組因定子磁通變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：8/26/202415正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器8/26/2024165.2.2工作方式于四極旋轉(zhuǎn)變壓器，可以得到兩種工作方法：鑒相工作法和鑒幅工作法1〕鑒相工作法如果定子的兩相正交繞組，分別通以頻率和幅值都相等，而相位差為90的激磁交流電壓，即轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢為定子兩相磁通所產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢之和，即8/26/202417轉(zhuǎn)子繞組輸出電壓信號(hào)與定子輸入電壓信號(hào)的相位差，與轉(zhuǎn)子的偏角相等。通過檢測這個(gè)相位差值，就可以測量出與轉(zhuǎn)子軸相連的機(jī)械軸的轉(zhuǎn)角。8/26/2024182〕鑒幅工作法定子兩相正交繞組分別通以頻率和相位都相等，而幅值分別與電氣角α的正弦和余弦成正比的激磁交流電壓，即此時(shí)轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢8/26/2024198/26/2024208/26/2024215.3感應(yīng)同步器

感應(yīng)同步器也是一種電磁式檢測傳感器，按其結(jié)構(gòu)可分為：直線感應(yīng)同步器和圓形感應(yīng)同步器兩種。直線式由定尺和滑尺兩局部組成；而圓形感應(yīng)同步器由定子和轉(zhuǎn)子組成。感應(yīng)同步器的這兩局部繞組相當(dāng)于旋轉(zhuǎn)變壓器的初級和次級線圈，它們都是利用交變磁場和互感原理工作的。為了辨向和細(xì)分，在滑尺上制作兩個(gè)彼此相差τ/2的繞組，這兩個(gè)繞組分別為正弦繞組和余弦繞組。8/26/2024228/26/202423感應(yīng)同步器作為檢測元件有如下的優(yōu)點(diǎn)：(1)精度高因?yàn)槎ǔ叩墓?jié)距誤差有平均自補(bǔ)償作用，所以尺子本身的精度能做得較高。直線感應(yīng)同步器對機(jī)床位移的測量是直接測量，不經(jīng)過任何機(jī)械傳動(dòng)裝置，測量精度主要取決于尺子的精度(2)測量長度不受限制當(dāng)測量長度大于250mm時(shí)，可以采用多塊定尺接長，相鄰定尺間隔可用塊規(guī)或激光測長儀進(jìn)行調(diào)整，使總長度上的累積誤差不大于單塊定尺的最大偏差。在行程為幾米到幾十米的中型或大型機(jī)床中，工作臺(tái)位移的直線測量，大多數(shù)采用直線式感應(yīng)同步器來實(shí)現(xiàn)。8/26/202424(3)對環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng)因?yàn)楦袘?yīng)同步器金屬基板和床身鑄鐵的熱脹系數(shù)相近，因此當(dāng)溫度變化時(shí)，還能獲得較高的重復(fù)精度感應(yīng)同步器是非接觸式的空間耦合器件，所以對尺面防護(hù)要求低，而且可選擇耐溫性能良好的非導(dǎo)磁性涂料作保護(hù)層，加強(qiáng)感應(yīng)同步器的抗溫、防濕能力。(4)維護(hù)簡單、壽命長感應(yīng)同步器的定尺和滑尺互不接觸，因此無任何摩擦、磨損，使用壽命很長，不怕灰塵、油污及沖擊振動(dòng)。同時(shí)由于是電磁耦合器件，所以不需要光源、光電元件，不存在元件老化及光學(xué)系統(tǒng)故障等問題。(5)抗干擾能力強(qiáng)、工藝性好、本錢低，便于復(fù)制和成批生產(chǎn)。8/26/202425標(biāo)準(zhǔn)感應(yīng)同步器的外形尺寸8/26/202426圓型感應(yīng)同步器的繞組

8/26/2024275.3.1感應(yīng)同步器的工作原理直線感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)8/26/202428感應(yīng)同步器工作原理8/26/202429當(dāng)滑尺的兩個(gè)繞組中的任一繞組中通過激磁交變電壓時(shí)：1〕當(dāng)定尺繞組與滑尺繞組之一相重合時(shí)A點(diǎn)，這時(shí)定尺輸出的感應(yīng)電壓最大；2〕當(dāng)滑尺繞組相對于定尺繞組平行移動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電壓逐漸減小，到達(dá)1/4節(jié)距的位置B時(shí)，由于各滑尺線圈磁場在定尺各線圈中產(chǎn)生的電壓方向相反，所以定尺線圈輸出電壓為零；3〕如果滑尺繼續(xù)向C點(diǎn)移動(dòng)，那么滑尺磁場在定尺中產(chǎn)生的電壓在負(fù)方向上逐漸增大，C點(diǎn)到達(dá)最大；4〕當(dāng)滑尺再向D點(diǎn)移動(dòng)時(shí)，定尺電壓又逐漸變?yōu)榱恪?〕當(dāng)移動(dòng)一個(gè)節(jié)距，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)，又與A點(diǎn)的情況相同。8/26/2024305.3.2感應(yīng)同步器測量系統(tǒng)感應(yīng)同步器也有：鑒相測量系統(tǒng)和鑒幅測量系統(tǒng)。1〕鑒相測量系統(tǒng)給感應(yīng)同步器滑尺的兩個(gè)正余弦繞組分別供以頻率和幅值相同，相位差為90°的勵(lì)磁信號(hào)：那么滑尺二繞組在定尺繞組中分別產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：8/26/202431鑒相型感應(yīng)同步器用于位置控制時(shí)，指令信號(hào)由數(shù)控裝置(插補(bǔ)器)發(fā)出，經(jīng)脈沖-相位變換器變成相位信號(hào)輸入鑒相器，同時(shí)把反響實(shí)際位移量的反響相位角，也反響到鑒相器進(jìn)行比較，當(dāng)兩者相位一致時(shí)，表示實(shí)際位置和給定的指令位置一致;當(dāng)不一致時(shí)時(shí)鑒相器輸出相位差，并將它變換成模擬電壓，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)伺服系統(tǒng)，使部件作相應(yīng)的位移，直至到達(dá)相位的位置，停止運(yùn)動(dòng)。8/26/202432感應(yīng)同步器鑒相測量系統(tǒng)8/26/2024332〕鑒幅測控系統(tǒng)鑒幅工作方式是根據(jù)感應(yīng)輸出電壓的幅值變化來檢測位移的。在這種工作方式下，滑尺的兩個(gè)正余弦繞組分別供以頻率和相位相同，幅值不同正弦電壓，即8/26/2024348/26/2024355.3.3感應(yīng)同步器安裝使用本卷須知〔1〕感應(yīng)同步器在安裝時(shí)必須保持兩尺平行、兩平面間的間隙約為0.25mm，傾斜度小于0.5°，裝配面波紋度在0.01mm/250mm以內(nèi)?；咭苿?dòng)時(shí)，晃動(dòng)間隙及不平行度誤差的變化小于0.1mm?！?〕感應(yīng)同步器必須加以防護(hù)，否那么切屑夾在間隙內(nèi)，會(huì)使滑尺和定尺的繞組刮傷或短路，使裝置發(fā)生誤動(dòng)作及損壞?！?〕同步回路中的阻抗和激磁電壓不對稱以及激磁電流失真超過2%，將對測精度產(chǎn)生很大的影響，因此在調(diào)整系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)加以注意?！?〕由于感應(yīng)同步器感應(yīng)電勢低，阻抗低，所以應(yīng)加強(qiáng)屏蔽以防止干擾。8/26/2024365.4光柵光柵是利用光的反射、透射和干預(yù)現(xiàn)象制成，有物理光柵和計(jì)量光柵。物理光柵兩刻線之間距離在0.002-0.005mm之間，常用于光譜分析和光波波長的測定；計(jì)量光柵柵距在之間，常用于高精度位移的檢測，是數(shù)控系統(tǒng)中應(yīng)用較多的一種檢測裝置5.4.1計(jì)量光柵的種類按照不同的分類方法，計(jì)量光柵可分為：直線光柵和圓形光柵；逶射光柵和反射光柵；增量式光柵和絕對式光柵等。1〕直線光柵〔1〕玻璃透射光柵〔2〕金屬光柵2〕圓光柵8/26/2024378/26/2024388/26/2024398/26/2024408/26/2024411〕長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)

主要結(jié)構(gòu)為標(biāo)尺光柵和指示光柵柵距和柵距角〔兩個(gè)光柵錯(cuò)開的角度〕長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)圖光柵的結(jié)構(gòu)

1-防護(hù)墊2-光柵讀數(shù)頭

3-標(biāo)尺光柵

4-防護(hù)罩

VS312431245標(biāo)尺光柵圖光柵讀數(shù)頭1-光源

2-準(zhǔn)直鏡3-指示光柵

4-光敏元件5-驅(qū)動(dòng)線路

8/26/2024422〕工作原理〔以透射投影為例〕摩爾條文寬度B的理論公式莫爾條紋：嚴(yán)格來說：橫向莫爾條紋排列的方向是與兩片光柵線紋夾角的平分線相垂直長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)

VSθ

d

WW

Θ8/26/202443莫爾條紋的特征：〔1〕莫爾條紋的變化規(guī)律：兩片兩光柵相對移過一個(gè)柵距，莫爾條紋移過一個(gè)條紋間距。由于光的衍射與干預(yù)作用，莫爾條紋的變化規(guī)律近似正〔余〕弦函數(shù)，變化周期數(shù)與兩光柵相對移過的柵距數(shù)同步。〔2〕放大作用莫爾條紋寬度W和光柵柵距d、柵線夾角θ之間關(guān)系：由圖可知:W=d/sinθ又θ很小可認(rèn)為:sinθ≈θ故:W=d/θ例如d=0.01,θ=0.01rad,得W=1mm,放大100〔3〕均化柵距誤差作用長光柵檢測裝置的結(jié)構(gòu)8/26/202444玻璃透射光柵的特點(diǎn)是：①光源可以采用垂直入射，光電元件可直接接受光信號(hào)，因此信號(hào)幅度大，讀數(shù)頭結(jié)構(gòu)比較簡單；②每毫米上的線紋數(shù)多，一般常用的黑白光柵可做到每毫米100條線，再經(jīng)過電路細(xì)分，可做到微米級的分辨率。(2)金屬反射光柵在鋼尺或不銹鋼帶的鏡面上用照相腐蝕工藝制作光柵或用鉆石刀直接刻劃制作光柵條紋。金屬反射光柵的特點(diǎn)是：①標(biāo)尺光柵的線膨脹系數(shù)很容易做到與機(jī)床材料一致；②標(biāo)尺光柵的安裝和調(diào)整比較方便；③安裝面積較??；④易于接長或制成整根的鋼帶長光柵；⑤不易碰碎。目前常用的每毫米線紋數(shù)為4、10、25、40、508/26/202445

2．圓光柵在玻璃圓盤的外環(huán)端面上，做成黑白間隔條紋，根據(jù)不同的使用要求在圓周內(nèi)線紋數(shù)也不相同。圓光柵——般有3種形式：(1)六十進(jìn)制，如10800，21600，32400，64800等；(2)十進(jìn)制，如i000，2500，5000等；(3)二進(jìn)制，如512，1024，2048等。8/26/202446〔a〕結(jié)構(gòu)圖〔b〕輸出波形透射直線式光柵原理圖8/26/2024478/26/202448為了區(qū)分運(yùn)動(dòng)方向，需要配置兩個(gè)彼此錯(cuò)開1/4紋距的光電元件，使輸出的電信號(hào)彼此在相位上差90度，假設(shè)以其中的一個(gè)為參考信號(hào)，那么另一個(gè)信號(hào)將超前或滯后參考信號(hào)90度，由此來確定運(yùn)動(dòng)方向。辨向的另一種方法，將指示光柵的線紋局部分成兩相，每一局部的柵距和長光柵的柵距完全一致。當(dāng)兩相的指示〔短〕光柵線紋彼此錯(cuò)開1/4柵距，再配置兩相物鏡和光電元件，使輸出的電信號(hào)彼此在相位上差90度，采用參考信號(hào)法即可辨向。在光柵位移的數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，還有八倍頻、十倍頻、二十倍頻等。例如，刻線密度為100線/mm的光柵尺，其最小讀數(shù)為0.1微米，可用于精密機(jī)床的測量。8/26/202449計(jì)量光柵的特點(diǎn)：1〕精度高。測量直線位移，精度可以到達(dá)0.5-3微米〔300mm范圍內(nèi)〕，分辨率可以到達(dá)0.1微米；測角位移，精度可以到達(dá)0.15秒，分辨率可以到達(dá)0.1秒，甚至更高。2〕可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)測量，易于實(shí)現(xiàn)測量及數(shù)據(jù)處理的自動(dòng)化。3〕具有較強(qiáng)的抗干擾能力。4〕怕振動(dòng)和怕油污。5〕高精度光柵尺制作本錢高。8/26/2024505.6脈沖編碼器

脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)脈沖編碼器，它把機(jī)械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是一種常用的角位移傳感器。脈沖編碼器通常裝在被檢測的軸上，隨被測軸一起旋轉(zhuǎn)，可將被測軸的角位移轉(zhuǎn)換成增量式脈沖或絕對式代碼的形式。脈沖編碼器根據(jù)輸出信號(hào)的方式不同，可分為絕對值式編碼器和脈沖增量式編碼器；根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和檢測方式不同，可分為接觸式、光電式和電磁式三種。

8/26/2024515.6.1絕對式脈沖編碼器可直接把檢測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，每一個(gè)角度均有其對應(yīng)的代碼，它把被測轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼指示絕對位置，沒有積累誤差。8/26/202452在一個(gè)不導(dǎo)電的基體上，用同心圓形碼道和周向等分扇區(qū)進(jìn)行分割。圖中涂黑的局部為導(dǎo)電區(qū)；沒涂黑的局部為不導(dǎo)電區(qū)。這樣在每個(gè)扇區(qū)，都可由一四位二進(jìn)制數(shù)表示。最里面一圈是公共區(qū)，它和各碼道所有導(dǎo)電局部連接在一起，經(jīng)電刷和電阻接到電源的正極。除公共區(qū)外，4位二進(jìn)制碼盤的四圈碼道上裝有電刷，電刷經(jīng)由電阻接地。由于碼盤與被檢測軸連接在一起，而電刷位置是固定的，那么當(dāng)碼盤隨被測軸一起旋轉(zhuǎn)時(shí)，電刷和碼盤的位置發(fā)生相對變化。假設(shè)電刷接觸的是導(dǎo)電區(qū)，那么經(jīng)電刷、碼盤、電阻和電源形成回路，此回路中的電阻上有電流流過；反之，如果電刷接觸的是絕緣區(qū)，那么不能形成導(dǎo)電回路，電阻中沒有電流流過。8/26/202453碼道的圈數(shù)就是二進(jìn)制的位數(shù)，且高位在內(nèi)，低位在外。顯然，數(shù)位n越大，所能分辨的角度越小，測量精度就越高。假設(shè)要求的測量精度越高，碼盤的道數(shù)就越多，即提高二進(jìn)制的位數(shù)。目前常用光電式編碼盤的道數(shù)為8-14。假設(shè)要求更高精度的碼盤，那么采用組合碼盤，即一個(gè)粗計(jì)碼盤，一個(gè)精計(jì)碼盤，精計(jì)碼盤轉(zhuǎn)一圈，粗計(jì)碼盤依次轉(zhuǎn)一格,結(jié)構(gòu)卻比較復(fù)雜。對碼盤制作和電刷安裝的要求十分嚴(yán)格。特別是二進(jìn)制碼盤，會(huì)產(chǎn)生非單值性誤差。假設(shè)電刷恰好位于兩位碼的中間，或電刷接觸不良，那么電刷的檢測讀數(shù)可能會(huì)是任意的數(shù)字。為了消除這種誤差一般采用循環(huán)碼，即雷格碼。8/26/202454采用雷格碼的4位碼盤與圖二進(jìn)制碼盤比照可以看出，其任何兩個(gè)相鄰數(shù)碼間只有一位是變化的，所以每次只切換一位數(shù)，把誤差控制在最小的范圍內(nèi)。雷格碼碼盤在使用過程中，需要將其轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制后，再進(jìn)行位置計(jì)算。將二進(jìn)制碼右移一位并將末位舍去，然后將其與原碼進(jìn)行不進(jìn)位加法，那么會(huì)得到與之相對應(yīng)的雷格碼。接觸式碼盤體積小，輸出功率大，但易磨損，其使用壽命短，轉(zhuǎn)速也不能太高。光電式碼盤即是將接觸式碼盤的導(dǎo)電與不導(dǎo)電式區(qū)域用透明和不透明區(qū)域代替；電磁式碼盤那么是用有磁和無磁替換接觸式碼盤的導(dǎo)電和不導(dǎo)電區(qū)域。8/26/202455光電絕對值編碼器8/26/2024565.6.2脈沖增量式碼盤

〔1〕結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)增量式脈沖編碼器最初就是一種光電盤，它由光源、聚光鏡、光電盤、分度狹縫、光電元件、模數(shù)轉(zhuǎn)換線路及數(shù)字顯示裝置組成。光電盤可以用玻璃研磨拋光制成。玻璃外表在真空中鍍一層不透明的鉻，然后用照像腐蝕法在上面制成狹縫作透光用。狹縫的數(shù)量可以為幾百條或幾千條。也可以用精制的金屬圓盤，在圓周上開出一定數(shù)量的等分槽縫，或在一定半徑的圓周上鉆出一定數(shù)量的孔，使圓盤形成相等數(shù)量的透明或不透明的區(qū)域。8/26/202457〔2〕增量式脈沖編碼器工作原理光電盤裝在回轉(zhuǎn)軸上，當(dāng)光電盤隨工作軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每轉(zhuǎn)過一個(gè)縫隙就發(fā)生一次光線的明暗變化。經(jīng)過光敏元件變成一次電信號(hào)的明暗變化，對它進(jìn)行整形、放大和微分處理后，得到脈沖輸出信號(hào)。脈沖數(shù)就等于轉(zhuǎn)過的縫隙數(shù)。8/26/202458為了區(qū)分旋轉(zhuǎn)方向，需采用兩套光電轉(zhuǎn)換裝置，使他們的相對位置能保證兩者產(chǎn)生的電信號(hào)在相位上相差90度。通過整形，成為兩個(gè)方波信號(hào)，光電編碼器的輸出波形如圖。根據(jù)A和B的先后順序，即可判斷光電盤的正反轉(zhuǎn)。假設(shè)A相超前于B相，對應(yīng)轉(zhuǎn)軸正轉(zhuǎn)；假設(shè)B相超前于A相就對應(yīng)于軸反轉(zhuǎn)。假設(shè)以該方波的前沿或后沿產(chǎn)生記數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移或反向位移的脈沖序列。除此之外，光電脈沖編碼器每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)還輸出一個(gè)零位脈沖的信號(hào)，這個(gè)信號(hào)可用作加工螺紋時(shí)的同步信號(hào)。8/26/2024598/26/2024608/26/2024615.7磁柵磁柵是用電磁方法計(jì)算磁波數(shù)目的一種位置檢測元件，可用作直線和角位移的測量。磁柵與同步感應(yīng)器、光柵相比，測量精度略低。但具有復(fù)制簡單以及安裝方便等一系列優(yōu)點(diǎn)，特別是在油污、粉塵較多的環(huán)境中應(yīng)用，具有較好的穩(wěn)定性。因此，磁柵較廣泛地應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、精密機(jī)床和各種測量機(jī)上。8/26/202462磁柵檢測裝置是將具有一定節(jié)距的磁化信號(hào)用記錄磁頭記錄在磁性標(biāo)尺的磁膜上，用來作測量基準(zhǔn)。在檢測過程中，用拾磁磁頭讀取磁性標(biāo)尺上的磁化信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，然后通過檢測電路把磁頭相動(dòng)于磁尺的位置送給伺服控制系統(tǒng)或數(shù)字顯示裝置。磁柵檢測裝置由磁性標(biāo)尺、拾磁磁頭和檢測電路三局部組成。8/26/202463磁性標(biāo)尺

磁性標(biāo)尺常采用不導(dǎo)磁材料做基體，在上面鍍上一層10－30微米厚的高磁