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1、第一节 概述,第二节 编码器和编码盘,第三节 光栅测量装置,第四节 磁栅测量装置,第四章数控机床的位置检测装置,第五节 旋转变压器测量装置,第六节 感应同步器测量装置,开环系统无检测装置，用步进电动机驱动(图4-1a)，每输入一个指令脉冲，步进电动机就旋转一定角度，它的旋转速度由指令脉冲频率控制，转角大小由脉冲个数决定。闭环系统的检测装置安装在带动刀具或工件移动的部件上，如工作台的支承导轨和动导轨上。半闭环系统中的检测元件安装在伺服电动机上，在伺服电动机的尾部装有编码器或测速发电机，分别检测移动部件的位移和速度。,第一节 概述,一、开环、闭环、半闭环系统,二、数控机床对检测装置的要求,(1)满
2、足数控机床的精度和速度要求。 (2)工作可靠。 (3)便于安装和维护测量装置的安装精度要合理。 (4)成本低。,三、检测装置的常用类型,在半闭环和闭环系统中，位置检测装置常用类型如表41所示。,1工作原理 增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转速度准确检测出来。,第二节 编码器和编码盘,一、增量式光电编码器,图42是增量式光电编码器的工作原理图。,2位置和转速测量 (1) 位置测量 把输出的脉冲 和 ，分别输入到可逆计数器的正、反计数端进行计数，可检测到输出脉冲的数量，把这个数量乘以脉冲当量(转角脉冲)就可测出圆盘转过的角度。 (2) 转速测量 转速可由编码器发出的脉冲频率或周
3、期测量。,图45是用脉冲频率法测转速原理图。,图46是用脉冲周期法测量转速原理图。,二、编码盘测量装置,图47a是四码道接触式二进制编码盘结构及工作原理图，黑的部分为导电部分表示1，白的部分为绝缘部分表示0，四个码道都装有电刷，最里一圈是公共极。图47b是葛莱码盘，相邻图案只有一个扇块变化，能把读数错误控制在一位。,光栅装置的结构是由标尺光栅和指示光栅组成，在标尺光栅和指示光栅上都有密度相同的许多刻线，称为光栅条纹，见图48。,第三节 光栅测量装置,一、光栅测量的工作原理,莫尔条纹是明暗相间的条纹，见图49。,二、光栅测量装置的数字变换线路,图410是光栅测量系统简图。,为了提高光栅的分辨精度
4、，除了增大刻线密度和提高刻线精度外，还可用倍频的方法细分。图411是数字变换电路和变换后的波形图。,三、读数头,实际应用中，把光源、光电元件和光栅组合一起称为读数头，读数头按其光路分为分光式、直射式、反射式三种，见图412。,磁栅测量装置是由磁性标尺、读取磁头和检测线路组成。磁栅按基体形状的不同可以分为直线位移测量用的实体型磁栅、带状磁栅和线状磁栅；用于角度位移测量的有回转型磁栅等(见图414)。,第四节 磁栅测量装置,一、磁栅测量装置的组成,二、磁头,1读取磁头读取磁头是进行磁电转换的变换器，它把记录在磁性标尺上的磁化信号检测出来送至检测线路，如图415所示。,2多间隙磁通响应型磁头将几个磁
5、头串联起来组成多间隙响应型磁头，以提高输出信号幅度，提高测量分辨率及准确性，如图416所示。,三、检测电路,图417是鉴幅型 检测电路，两组磁头通以同频、同相、同幅值的励磁电流，由于两组磁头的安装位置相差(n+1/4)(n为正整数)，因此检波整形后的方波相差90相位。,图418是鉴相电路。两磁头的安装距离与鉴幅式相同，相差(n+1/4)。,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。图420是有刷式旋转变压器。,第五节 旋转变压器测量装置,一、旋转变压器的结构,图421是无刷式旋转变压器。,二、旋转变压器的组成及工作原理,旋转变压器是测量角位移用的小型交流电动机，它的定子绕组接受励磁电压，励磁频率400、500、1000、3000、5000Hz；转子绕组通过电磁耦合而感应电压。（见图422）,三、相位工作方式,用函数发生器使两个定子绕组通以同频、同幅但相位相差/2的交流电压，见图423。,标准直线式感应同步器结构、尺寸如图425所示。,第六节 感应同步器测量装置,一、感应同步器的结构,二、感应同步器的工作原理,直线式感应同步器用于直线位移测量，它相当于一个展开的多极旋转变压器，它的定尺相当于旋转变压器的转子绕组，滑尺相当于旋转变压器的定子绕组。如图 427所示。,图428表示 出定尺感应电压与定尺、滑尺之间相对位置关系。,
