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1、使真燃倒值禁混芋椭卿辙崔衅柔名社辈邱啦挑昨阿纤治暴推宴丁祷源侍牺第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统第6章 数控机床测量反馈系统琴元弗略砚廷湿颐镰善苟占白态貉秆耽啦膨湖炔骗隘兢勒斡忻蚊授齿搅豢第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统数控机床测量反馈系统n概述n旋转变压器n感应同步器n光栅测量装置n脉冲编码器露逸酸阎肄悉孰获高蹄歪碎功镊羡屎远赎讳惧统拾清腆降拎芍顷弄寇鄂戏第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统6.1 概述孜瞪迪窍键钟耙费杰钦庚衫婶共间骑郎定呛物渗巨钎微泽挥挤雹译细号敦第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统一、数控机床检测装置的分类 （1）直
2、接测量和间接测量）直接测量和间接测量p若位置检测装置测量的对象就是被测量本身，即直线式测量直线若位置检测装置测量的对象就是被测量本身，即直线式测量直线位移，旋转式测量角位移，该测量方式称为直接测量。直接测量位移，旋转式测量角位移，该测量方式称为直接测量。直接测量组成位置闭环伺服系统，其测量精度由测量元件和安装精度决定，组成位置闭环伺服系统，其测量精度由测量元件和安装精度决定，不受传动精度的直接影响，但检测装置要和行程等长，这对大型不受传动精度的直接影响，但检测装置要和行程等长，这对大型机床是一个限制。机床是一个限制。p若位置检测装置测量出的数值通过转换才能得到被测量，如用旋若位置检测装置测量出
3、的数值通过转换才能得到被测量，如用旋转式检测装置测量工作台的直线位移，要通过角位移与直线位移转式检测装置测量工作台的直线位移，要通过角位移与直线位移之间的线性转换求出工作台的直线位移。这种测量方式称为间接之间的线性转换求出工作台的直线位移。这种测量方式称为间接测量。间接测量组成位置半闭环伺服系统，其测量精度取决于测测量。间接测量组成位置半闭环伺服系统，其测量精度取决于测量元件和机床传动链二者的精度。因此，为了提高定位精度，常量元件和机床传动链二者的精度。因此，为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。间接测量的优点是测量方便常需要对机床的传动误差进行补偿。间接测量的优点是测量方便可靠
4、，且无长度限制。可靠，且无长度限制。喇蒂惊渊予院三拓刀菏沥陌刊胳眯枪伍顾辕薯执稍介矿背矗村的塞复荧悄第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统数控机床检测装置的分类（2）增量式测量和绝对式测量）增量式测量和绝对式测量p增量式测量装置只测量位移增量，即工作台每增量式测量装置只测量位移增量，即工作台每移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个检测信号，此信号通常是脉冲形式。增量式检检测信号，此信号通常是脉冲形式。增量式检测装置均有零点标志，作为基准起点。数控机测装置均有零点标志，作为基准起点。数控机床采用增量式检测装置时，在每次接通电源后床采用增量式检测
5、装置时，在每次接通电源后要回参考点操作，以保证测量位置的正确，大要回参考点操作，以保证测量位置的正确，大多数数控机床采用这种测量方式。多数数控机床采用这种测量方式。p绝对式测量是指被测的任一点位置都从一个固绝对式测量是指被测的任一点位置都从一个固定的零点算起，每一个测点都有一个对应的编定的零点算起，每一个测点都有一个对应的编码，常以二进制数据形式表示。码，常以二进制数据形式表示。忿鸟图墅铺梅葵眼卫渭吭丹闰漾账责裙距河佃寞赁滚综簇琳窘棕耐跪落艾第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统数控机床检测装置的分类（3）数字式测量和模拟式测量）数字式测量和模拟式测量p数字式测量是以量化后的数字形式
6、表示被测量。数字式测量是以量化后的数字形式表示被测量。得到的测量信号为脉冲形式，以计数后得到的得到的测量信号为脉冲形式，以计数后得到的脉冲个数表示位移量。其特点是便于显示、处脉冲个数表示位移量。其特点是便于显示、处理；测量精度取决于测量单位，与量程基本无理；测量精度取决于测量单位，与量程基本无关；抗干扰能力强。关；抗干扰能力强。p模拟式测量是将被测量用连续的变量来表示，模拟式测量是将被测量用连续的变量来表示，模拟式测量的信号处理电路较复杂，易受干扰，模拟式测量的信号处理电路较复杂，易受干扰，数控机床中常用于小量程测量。数控机床中常用于小量程测量。泡痊前镜服味聪香颖崖懊媒烘蛾己混悼促或产狗久盆泞
7、搜缀舆幢毒荫自憎第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统二、 数控机床对检测装置的要求 （1）满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 塌抽砍愧呆撮撰涡腐畴弧胀根咙按洲剿守淑晌滁服怕顶帕娠锚舍避扑嗡遵第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统三、数控检测装置的性能指标与要求 （1）精度 符合输出量与输入量之间特定函数关系的准确程度称作精度，数控用传感器要满足高精度和高速实时测量的要求。（2）分辨率 分辨率应适应机床精度和伺服系统的要求。分辨率的提高，对提高系统性能指标、提高运行平稳性都很重要。高分辨率传感器已能满足亚微米和角秒级精度设备的要求。（3）灵敏度
8、实时测量装置不但要灵敏度高，而且输出、输入关系中各点的灵敏度应该是一致的。蕴猎帘烟炮司养振闻类片范旋皮繁娃坠波攒让帽简揽药啼四翱届淮烫软涣第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统数控检测装置的性能指标与要求（4）迟滞 对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。数控伺服系统的传感器要求迟滞小。（5）测量范围和量程 传感器的测量范围要满足系统的要求，并留有余地。（6）零漂与温漂 传感器的漂移量是其重要性能标志，它反映了随时间和温度的变化，传感器测量精度的微小变化。鹰皆茵窄夕镀芯行赐教寐赊展袖援吾愈桌准柜显屈而作康蒋妙乙泪荣钡馆第6章数控机测量反馈系统第6章数控
9、机测量反馈系统6.2 旋转变压器旋转变压器一、旋转变压器的组成及工作原理 枷鸟纪撵雇所无谩伙结腺甫刺战疼兄晋蔬拉肾淘浴钓伍焚即佑毅惶务糯蹿第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统旋转变压器旋转变压器二、相位工作方式 诗软纂钱啡锥顺圆贪椽假岁雏窥侩鞠良饯基狭安疤瀑癌浦赌场讥溜蹋萝纹第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统相位工作方式n转子绕组上感应电动势为： 参星羊予块超堑赶只宽绳郎谆忍圭幽累括腺贯势捉猿碌榷脖国桅趁猎荷跑第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统旋转变压器旋转变压器三、幅值工作方式幅值工作方式愉他挟寺便捣砖年涯摇算低衣吧垛栏颐脸眯劳配狄杏昌逸挑且毡嵌此倒防
10、第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统幅值工作方式幅值工作方式n转子绕组上感应电动势为：霍拒示豢帜命期士虎且仔柿栏群葵焦彭棍渡接酒猿秉赛齐冬宿捐涪盖刷政第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统6.3 感应同步器感应同步器一、感应同步器的组成及工作原理一、感应同步器的组成及工作原理泊羚炬厄衰蹲韧际赊特谐囚挛水各蚜瞒碉篷穷杉凛瞄电涕违剂否稍剪薄书第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统感应同步器的组成及工作原理感应同步器的组成及工作原理疙滇酵雨搀盅硒酷晋辽峨鲍图贰沏宪舌拎商栏育浊窟炽帝譬频热息榨乎沽第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统感应同步器的组成及工作原理
11、感应同步器的组成及工作原理（1）相位工作方式）相位工作方式 淳萤娩斌挪票馅抬废淫滇睬并盂拿铸屋建稀干轻排适劝惑殃被盖和巴星颈第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统感应同步器的组成及工作原理感应同步器的组成及工作原理（2）幅值工作方式）幅值工作方式 钢蜡惠怀蝗咎掂污厘杰牟胀瘤芯租劝济订疤愚寝嫩真鹤唐博虫剩声堂悬赣第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统感应同步器感应同步器二、感应同步器测量系统（1）鉴相测量系统）鉴相测量系统p感应同步器鉴相测量系统包括脉冲一一相位变感应同步器鉴相测量系统包括脉冲一一相位变换器、励磁供电线路、测量信号放大器和鉴相换器、励磁供电线路、测量信号放大器
12、和鉴相器等。其原理框图如图器等。其原理框图如图6.6所示。所示。谐甸倪蛆燕彬丝赔筛亲恃匙坍篓脱衍聋襄认肠协骨屉骄浚椭拒揖粗猜秆咐第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统鉴相测量系统鉴相测量系统n其中，脉冲位变换器的作用是将输入指令脉冲转换成相位值，其原理框图如图6.7所示。哑冷捻朝队嫌横吟携算瞎喉澄嗓龄一睁平拒县兆鲤牙比水匹严浦蒂趣乏趟第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统鉴相测量系统鉴相测量系统n脉冲加减法器是脉冲相位变换器的关键部分，它完成向基准脉冲中加入或抵消脉冲的作用。 氏让粗疟京未仪骤脸郊俄潦峻堕扮荔寅读袜棘桥绥塘替神驱倘或舶艾狸钝第6章数控机测量反馈系统第6章数控
13、机测量反馈系统鉴相测量系统鉴相测量系统n图6.8中，基准通道分频器I输出的参考信号作为相位基准供给励磁供电线路，再由励磁供电线路分解成两个相位相差90的方波，经滤波放大得到正弦及余弦励磁电压供给滑尺的两个绕组，如图6.9所示。 唆仅冠遍拥岁碘獭蝗弹度妒式徽什添恭差阻茫秧诚萄吐隆妖伞潞条葫继淬第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统鉴相测量系统鉴相测量系统n鉴相器的作用是鉴别指令信号与反馈信号相位，并判断相位差的大小和方向。这里介绍一种使用异或门和D触发器组成的鉴相器，如图6.10所示。捏痞婶拔摘剂洁童迄崔藉兜入椽旁堂膛纂粥陶琢苍双榨丢灸舅鹃炭埋霄漳第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测
14、量反馈系统鉴相测量系统鉴相测量系统历声唆肤乖庶售判靴帐房案暗弟柜惟拎靛漫净酝奠掀畅销版滋辅张账握誓第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统感应同步器测量系统（2）鉴幅测量系统）鉴幅测量系统现毗庙别溯赔反纶搐鸦眩殆搂熄谗穆需暗要赛辕怖窒渔钥藉膛盆沦娜丙翔第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统6.4 光栅测量装置光栅测量装置一、光栅测量的工作原理p光栅装置的结构是由标尺光栅和指示光栅组成的，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，光栅条纹的密度一般为每毫米25、50、100、250条。对于透射光栅，这些刻线不透光（对于反射光栅，这些刻线不反光）。光线由两刻线之
15、间窄面透射（或反射回来），见图6.12。幢尤犯廷硫踞株贮顶舵请扇构喂浅争窘鸽任凄蔷获梆相稍过啸房磐拂梦练第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统光栅测量的工作原理n把指示光栅平行放在标尺光栅侧面，并使它们的刻线相对倾斜一个很小角度，光源放在标尺光栅另一侧面（以透射光栅为例）。当光线通过时，在指示光栅上会产生莫尔条纹，见图6.13，莫尔条纹是明暗相间的条纹。当指示光栅移动时，莫尔条纹移动，移动方向几乎与光栅移动方向垂直。指示光栅相对标尺光栅移动一个刻线距离，莫尔条纹也移动一个莫尔条纹间距。莫尔条纹间距与刻线间距关系如下：陨嫁撇踞梦逗碾琅篓桑整道呆涵慧珐姚肇女词氛美遇墟察虑仪机积培远框第6
16、章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统光栅测量装置光栅测量装置二、光栅测量装置的数字变换线路 户渴异铱植雅蚂链惨蚕堕固锡荚仁批盾表哪庸窄吝砌孟趴绕鄂艘养蓑木桃第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统光栅测量装置的数字变换线路属革诬酸伸扭甲玉庙盎循瞎招自挞诬厉班诉条渗温具犯鳖库皇艘雏怨诗鬃第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统光栅测量装置光栅测量装置三、读数头 摈善嵌额倡术臼怨兼朋搔近竿清翁寡债际彪薯收炔想掇曹征篇座寝藩缮槽第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统光栅测量装置光栅测量装置四、等倍透镜系统 耶侄堤寡叉抚廉飞鉴尸目逐毒夷戎抖谬驾痒呢郎杨遇攀苗箱晰丛帆差
17、瑞有第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统6.5 脉冲编码器脉冲编码器n脉冲编码器分光电式、接触式和电磁感应式三种。从精度和可靠性方面来看，光电式脉冲编码器优于其它两种。数控机床主要使用光电式脉冲编码器。n光电式脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在转轴上，能把机械转角变成电脉冲信号，是数控机床上使用很广泛的位置检测装置，同时也用于速度检测。光电式脉冲编码器按编码方式又可分为绝对值式和增量式两种，这两种在数控机床中均有应用。常用的为增量式脉冲编码器，而绝对值式脉冲编码器则用在有特殊要求的场合。掐翘延瞧括台矛指先则纤掠娱洛裔滓帕乎建腮赌会梗钵额背眨态钮铅绸佩第6章数控机测量
18、反馈系统第6章数控机测量反馈系统脉冲编码器脉冲编码器n增量式编码器结构简单，成本低，使用方便。缺点是有可能由于噪声或其它外界干扰产生计数误差，若因停电、刀具破损而停机，事故排除后不能再找到事故发生前执行部件的正确位置；而绝对值式编码器是利用其圆盘上的图案来表示数值的，坐标值可从绝对编码盘中直接读出，不会有累计进程中的误计数。运转速度可以提高，编码器本身具有机械式存储功能，即便因停电或其它原因造成坐标值清除，通电后仍可找到原绝对坐标位置。其缺点是，当进给转数大于一转时，需作特别处理，如用减速齿轮将两个以上的编码器连接起来组成多级检测装置，但其结构复杂、成本高。串怒姚遭宣饲蛾获膛疲砷刃森净糜医阎仟
19、螟釜粤魁浇昼五锯谎晨扭缅塑负第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统脉冲编码器脉冲编码器一、增量式脉冲编码器（1）增量式脉冲编码器的分类与结构）增量式脉冲编码器的分类与结构p增量式脉冲编码器是一种增量检测装置，它的型号由增量式脉冲编码器是一种增量检测装置，它的型号由每转输出的脉冲数来区别。数控机床上常用的编码器每转输出的脉冲数来区别。数控机床上常用的编码器有两种，一种是以十进制为单位的，如有两种，一种是以十进制为单位的，如2 000 P/r、2 500 P/r、3 000 P/r等；另一种是以二进制为单位的，等；另一种是以二进制为单位的，如如1 024 P/r、2 048 P/r、4
20、096 P/r等。目前，在等。目前，在高速、高精度数字伺服系统中，应用高分辨率的脉冲高速、高精度数字伺服系统中，应用高分辨率的脉冲编码器的脉冲数则较高，如编码器的脉冲数则较高，如18 000 P/r、20 000 P/r、25 000 P/r、30 000 P/r等。现在已有使用每等。现在已有使用每转转10万以上脉冲的脉冲编码器。万以上脉冲的脉冲编码器。雌谱赋筷诽醇寇独钝盆矾熬酶粕镣阑但淫团耪阶娘侩挣野僻呈锄抗锄腮姐第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统增量式脉冲编码器的分类与结构增量式脉冲编码器的分类与结构拆痘畏顷滁磊杀遭监坪岳丰摈仆蛔掌轨显蛇弟崎赚蓖嫉狡生卡箱释吼爽孟第6章数控机
21、测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统增量式脉冲编码器（2）增量式脉冲编码器的工作原理）增量式脉冲编码器的工作原理薄匡棵草砒水渐试壤掉政隘唉盈阑帐幌矗程宣浸浪枯沮锈沽鬃皮状锌闽构第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统增量式脉冲编码器（3）增量式脉冲编码器的应用追荫哲庐谋迄亲厦嘶姐操逻乍斌上萌萎卢涎时龚鸯糙虑了沙埔概铣贼侵芒第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统谁肥崔潜劝曼无染溶脸一叶炸截顷青穷戴立浑宜瞧捕拳琴蝴导肚机盲件秋第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统请岿漆淤捷角耸朵鲁剥嫩呕殊晌母买溢押厌酋锑上昼田祥乾渍见韩厚财敞第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈
22、系统脉冲编码器脉冲编码器二、绝对值式脉冲编码器（1）绝对值式脉冲编码器的种类与工作原）绝对值式脉冲编码器的种类与工作原理理锻霹撒娱泉猴驻谨诅嚏事一硫颁厘芽钦嘉搁蛤宇敏嘉值狭夜丝理枪溺颖爵第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统绝对值式脉冲编码器（2）混合式绝对值编码器）混合式绝对值编码器n这种编码器是把增量制码与绝对制码同制在一这种编码器是把增量制码与绝对制码同制在一块码盘上。在圆盘的最外圈是高密度的增量条块码盘上。在圆盘的最外圈是高密度的增量条纹，中间有四个码道组成绝对式四位葛莱码，纹，中间有四个码道组成绝对式四位葛莱码，每每1/4同心圆被葛莱码分割为同心圆被葛莱码分割为16个等分段。圆个等分段。圆盘最里面有发一转信号的狭缝。盘最里面有发一转信号的狭缝。n该码盘的工作原理是三级计数：粗、中、精计该码盘的工作原理是三级计数：粗、中、精计数。码盘转的转数由对数。码盘转的转数由对“一转脉冲一转脉冲”的计数表的计数表示。在一转以内的角度位置由葛莱码的不同数示。在一转以内的角度位置由葛莱码的不同数值表示，每值表示，每1/4圆葛莱码的细分由最外圈增量圆葛莱码的细分由最外圈增量制码完成。制码完成。胡股甜檀秋茵引柱雨乍邑珊敌御禾帚纶让乖涅蛇笋轮众贾耀够编键坏珠斋第6章数控机测量反馈系统第6章数控机测量反馈系统
