第5章 位置檢測裝置.ppt

1、上午9點(diǎn)44分，第一章、第五章位置檢測裝置，本章詳細(xì)介紹了進(jìn)給伺服系統(tǒng)中的各種位置反饋元件位置檢測裝置。上午9點(diǎn)44分，第2章，第5章位置檢測裝置，進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控系統(tǒng)的主要子系統(tǒng)。如果CNC設(shè)備是數(shù)控系統(tǒng)的“大腦”，是發(fā)布“命令”的“指揮所”，那么進(jìn)給伺服系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)的“四肢”，是一種“執(zhí)行機(jī)構(gòu)”。忠實(shí)地執(zhí)行CNC設(shè)備發(fā)送的運(yùn)動命令，以精確控制執(zhí)行零件的運(yùn)動方向、進(jìn)給速度和位移量。位置感應(yīng)裝置是CNC系統(tǒng)的“五官”。上午9點(diǎn)44分，3，1節(jié)概述，進(jìn)給伺服系統(tǒng)。定義：進(jìn)給伺服系統(tǒng)是自動限制系統(tǒng)，使用移動零件的位置和速度作為控制量。上午9點(diǎn)44分，4，配置：進(jìn)給伺服系統(tǒng)主要是位置控制單元速

2、度控制單元驅(qū)動元件(電動機(jī))；檢測和反饋裝置；機(jī)器執(zhí)行零件。1，進(jìn)給伺服系統(tǒng)，上午9點(diǎn)44分，5，2，配置和功能配置：位置測量裝置由檢測元件(傳感器)和信號處理裝置組成。作用：實(shí)時測量執(zhí)行部件的位移和速度信號，將移動部件的實(shí)際位置反饋給位置控制設(shè)備，轉(zhuǎn)換為位置控制設(shè)備所需的信號格式，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。閉環(huán)，半閉環(huán)輸送伺服系統(tǒng)的重要組成部分。閉環(huán)數(shù)控機(jī)床的加工精度主要由位置檢測裝置的精度決定，設(shè)計數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)，特別是高精度進(jìn)給伺服系統(tǒng)時，必須慎重選擇位置檢測裝置。上午9點(diǎn)44分，6，3，輸送伺服系統(tǒng)對位置測量裝置的高可靠性和高抗干擾：溫度、濕度影響小，工作穩(wěn)定，精度高，抗干擾能力強(qiáng)。滿足精度

3、和速度要求。位置檢測器分辨率必須高于數(shù)控機(jī)床的分辨率(步驟1)。地理信息檢測設(shè)備允許的最大檢測速度必須是數(shù)控機(jī)床的最大操作速度。使用方便，裴珉姬維修方便，適應(yīng)機(jī)床工作環(huán)境。成本低。上午9:44，7，4，位置檢測器分類，輸出信號格式分類：數(shù)字和模擬測量基準(zhǔn)類型分類：增量和絕對位置檢測組件運(yùn)動格式分類：逆轉(zhuǎn)換和線性，上午9:44，8，一般位置檢測器分類表，上午9:00 inductosys劉濤同步器在磁繞組和劉濤繞組之間發(fā)生相對位移時，由于電磁耦合的變化，劉濤繞組的劉濤電壓隨位移的變化而變化，以檢測位移量。劉濤同步器滑塊的繞組是女子繞組，標(biāo)尺的繞組是劉濤繞組。上午9:44，12，劉濤同步器工作原理

4、，U0，U0，1，標(biāo)尺，滑塊，上午9:44，13，劉濤同步器的信號處理原理與此相結(jié)合的標(biāo)尺繞組的檢測電壓為Uoc=KUccos(1Uo=Uos Uos=KUScos1K Ucsin1 K電磁感應(yīng)系數(shù)1標(biāo)尺繞組感應(yīng)電壓的相位角度，上午9:44，15，滑塊和標(biāo)尺相對位移量X的計算：2: 2=X 3360根據(jù)滑塊的正、剩余旋轉(zhuǎn)繞組的磁電壓Us、Uc電源方式，可以配置徐璐不同的檢測系統(tǒng)-感觀系統(tǒng)和減振系統(tǒng)。上午9點(diǎn)44分，16，減蝕型系統(tǒng)的工作原理，減蝕型系統(tǒng)中磁場電壓等于頻率，振幅。相位差為/2的交流電壓：US=Um Sint UC=Um cost規(guī)則：Uo=uos uos=k US cos 1k

5、UC sin 1=k Um Sint cos1k Um cost sin 1=k Um sin(；上午9點(diǎn)44分，17，電阻系統(tǒng)的工作方式，電阻系統(tǒng)中磁場電壓的頻率，相位相同。振幅不同的交流電壓：us=um sin 2s intUC=um cos 2s int 2=x2(x2是命令位移值)Uo=uos uos=k us cos 1k UC sin 1=k um sin 2 cos 1 sintk um cos目前商品化的誘導(dǎo)同步輸出大部分是脈沖量，現(xiàn)代數(shù)字處理技術(shù)，上午9點(diǎn)44分，19，6。誘導(dǎo)同步特征及使用注意事項，特征精度高：平均自補(bǔ)償特性；對環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)：對濕氣、溫度、熱變形的抵抗力強(qiáng)

6、。裴珉姬管理簡單，使用壽命長：非接觸測量，無磨損，保持精度好。上午9:44，20，測量距離長度：可以連接長度以滿足長筆劃測量的要求。串行并行n 10，串行并行n 10，上午9點(diǎn)44分，21，安裝注意事項：確保安裝精度(安裝表面精度，標(biāo)尺和滑塊的相對位置精度，接縫的曹征精度)安裝保護(hù)裝置(芯片，油污，防止灰塵的影響)鑒相系統(tǒng)相位差900對減幅系統(tǒng)：Um sin2，Um cos2調(diào)制的精度大于2%，嚴(yán)重影響測量精度。上午9點(diǎn)44分，22，3節(jié)。編碼器、脈沖編碼器(脈沖編碼器)是旋轉(zhuǎn)數(shù)字測量元件，通常安裝在測試軸上，并與測試軸一起旋轉(zhuǎn)?？梢詫y量軸的角度位移轉(zhuǎn)換為增量脈沖或絕對碼格式。根據(jù)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和

7、檢測方法，碼盤可分為接觸式、光電、電子式三種。其中光電碼盤更多地用于數(shù)字控制機(jī)器，由霍爾效應(yīng)組成的電磁碼盤可以作為速度檢測元件。也可以分為絕對和增量兩種。上午9點(diǎn)44分，23，增量脈沖編碼器，結(jié)構(gòu)和工作原理，上午9點(diǎn)44分輸出波形有6種方法。其中是反向信號。上午9點(diǎn)44分，25，輸出信號的作用和處理，A，B兩相作用可以獲得根據(jù)脈沖數(shù)測量的軸的角度位移。根據(jù)脈沖頻率，可以得到測量的軸的速度?？梢愿鶕?jù)a，B兩相相位超前延遲關(guān)系確定測量的軸旋轉(zhuǎn)方向。后續(xù)回路可以使用A，B二相90相位差進(jìn)行細(xì)分(4倍回路實(shí)現(xiàn))。上午9點(diǎn)44分，26，Z相作用測量軸的圓周位置基準(zhǔn)信號；測量的軸上的旋轉(zhuǎn)數(shù)信號。中的后續(xù)電

8、路可以使用A，2相差分輸入消除遠(yuǎn)距離傳輸?shù)墓材８蓴_。共模干涉：通常表示兩個信號線產(chǎn)生的振幅相同、相位相同的噪聲。差分干涉：振幅等，相位相反的噪音。常用的差分線對共模干涉的抗干擾能力很強(qiáng)。，上午9點(diǎn)44分，27，增量碼盤的規(guī)格和分辨率，規(guī)格增量碼盤的規(guī)格是碼盤每個旋轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù)。目前市場上提供的規(guī)格從36線到10萬線/全部。選擇：伺服系統(tǒng)要求的分辨率；考慮機(jī)械傳動系統(tǒng)的參數(shù)。分辨率(分辨率角度)設(shè)置增量代碼磁盤的規(guī)格為N線/旋轉(zhuǎn)：上午9點(diǎn)44分，28，絕對編碼器、結(jié)構(gòu)和工作原理代碼光盤基板上有多圈代碼通道，每個代碼的碎片線數(shù)相同。每個輪子都有光電傳感器。輸出信號中的道路數(shù)與代碼盤旋轉(zhuǎn)數(shù)成正比。

9、檢測信號根據(jù)一定的規(guī)律對輸出進(jìn)行編碼，因此可以測量測量的軸的圓周絕對位置。上午9點(diǎn)44分，29，絕對編碼磁盤編碼方法和特性二進(jìn)制編碼：特征：編碼順序與位置序列匹配，但可能發(fā)生非單值錯誤。錯誤分析：扇區(qū)邊界讀數(shù)顯示兩個或多個徐璐其他數(shù)字輸出讀數(shù)模糊。、1111，0000、上午9:44、30、grecode(循環(huán)代碼、gracode)特征：兩個代碼中只有一個更改，因此可以最小單位控制誤差。但是編碼和位置沒有順序規(guī)律。上午9:44，31，灰度代碼編碼方法從二進(jìn)制代碼轉(zhuǎn)換而來。轉(zhuǎn)換規(guī)則是將二進(jìn)制代碼移到其本身和右側(cè)一位，然后舍入最后一位數(shù)字，進(jìn)行加法而不是二進(jìn)制，結(jié)果是格雷碼(循環(huán)代碼)。例如，將二進(jìn)

10、制代碼0101轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的格雷碼：第二位置檢測器，脈沖編碼器，上午9點(diǎn)44分，32，絕對碼盤的規(guī)格和分辨率，規(guī)格絕對碼盤的規(guī)格與碼盤數(shù)N相關(guān)?，F(xiàn)在市場上從4度到18度都有。選擇：伺服系統(tǒng)要求的分辨率；考慮機(jī)械傳動系統(tǒng)的參數(shù)。設(shè)定解析度(解析度角度)絕對碼光碟規(guī)格N:上午9:44，33，光電編碼器的特點(diǎn)，非接觸測量，非接觸磨損，碼盤壽命，精度保證高測量速度，允許高精度；光電轉(zhuǎn)換，抗干擾能力強(qiáng)；體積小，安裝方便，適用于機(jī)器操作環(huán)境。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高，光源壽命短；碼盤底座是玻璃，沖擊和防震能力下降。上午9點(diǎn)44分，34，4，磁性編碼器，最近開發(fā)的新編碼器，輸出格式與光學(xué)編碼器一樣是數(shù)字脈沖信號。特點(diǎn)

11、：耐環(huán)境力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉，將大大取代光學(xué)編碼器。類型：增量絕對、磁阻勵磁環(huán)、強(qiáng)磁性金屬半導(dǎo)體、上午9點(diǎn)44分、35分、第四線性光柵、光柵分類：物理光柵和測量光柵移動方法：長光柵和圓形光柵射線的方向：透射光柵和反射光柵的結(jié)構(gòu)1-防護(hù)墊2工作原理(以透射投影為例)莫爾條紋寬度B的理論公式莫爾條紋：D放大2倍，嚴(yán)格地說，橫木條紋陣列的方向與兩個光柵線角度的平分線垂直，上午9點(diǎn)44分，38，莫爾條紋的特征：(1)莫爾條紋的變化規(guī)律(2)莫爾條紋寬度W和由于光的衍射和干涉作用，莫爾條紋的變化規(guī)律如圖所示，W=d sin為sin，d=0.01，=0.01rad，W=1mm，放大

12、的100 (3)均勻化柵欄誤差作用，上午9點(diǎn)40分。第二，光柵位移-數(shù)字轉(zhuǎn)換電路，上午9點(diǎn)44分，40，5節(jié)磁尺測量裝置磁尺位置檢測裝置由磁尺、磁頭和檢驗(yàn)電路組成。利用錄音原理，將一定周期變化的方波、正弦波或脈沖信號記錄在磁尺的磁膜上，作為測量的基準(zhǔn)。檢測時，使用磁頭將磁標(biāo)尺上的磁信號轉(zhuǎn)換為電信號，并測量檢測電路處理后磁標(biāo)尺上磁頭的位移量。特征：對環(huán)境使用的條件要求低，對周圍磁場的耐受性強(qiáng)，在油漬多、灰塵多的地方使用的穩(wěn)定性好。上午9點(diǎn)44分，41，速度響應(yīng)型磁頭，磁響應(yīng)型磁頭，上午9點(diǎn)44分，42，磁測量裝置的組成和工作原理磁信號的音調(diào)一般為0.05，0.1，0.2，1毫米。為了防止磁頭在磁

13、膜上磨損，一般在磁性膜上涂上12mm厚的耐磨塑料保護(hù)層。磁頭是進(jìn)行磁電轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器，將反映空間位置的磁信號傳遞到感應(yīng)電路。普通錄音機(jī)的磁頭輸出電壓振幅與磁通變化率成正比，屬于速度響應(yīng)型磁頭。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的要求，在低速運(yùn)動和靜止?fàn)顟B(tài)下也要進(jìn)行位置檢測，必須使用磁通響應(yīng)型磁頭。上午9:44，43，6節(jié)旋轉(zhuǎn)變壓器位移檢測裝置旋轉(zhuǎn)變壓器是角度測量元件，是小型交流電動機(jī)。結(jié)構(gòu)上類似于兩相繞組異步電動機(jī)，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組是變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組是變壓器的副邊。激光電壓連接到定子繞組，激光頻率通常為400H，500H，1000H，3000H，5000H，結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，對環(huán)境沒有特殊要求，裴珉姬管理方便，輸出信號寬度大，抗干擾性強(qiáng)，工作穩(wěn)定。工作原理：磁鐵電壓U1添加到定子繞組時，通過電磁耦合在轉(zhuǎn)子繞組上產(chǎn)生感應(yīng)電壓。因?yàn)檗D(zhuǎn)子可以旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)子繞組的磁軸垂直于定子繞組的磁軸的方向旋轉(zhuǎn)時，如(A)，磁磁力不通過轉(zhuǎn)子繞組的橫截面，因此感應(yīng)電壓U2為0。轉(zhuǎn)子繞組磁軸從垂直位置旋轉(zhuǎn)到任意角度時，轉(zhuǎn)子繞組的劉濤電壓U2為，U1=Umsin t U2=k U1 sin=ksin t sin，上午9點(diǎn)44分，44，上午9點(diǎn)44分2。從指令控制的角度看，開環(huán)伺服