第3章数控机床的位置检测讲解

合集下载

数控机床位置精度的检测及补偿

数控机床位置精度的检测及补偿
存在的主要原因有:①认识方面:对国产数控产业进程艰巨性、复杂 性和长期性的特点认识不足;对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制 等困难估计不足;对我国数控技术应用水平及能力分析不够。②体系方面: 从技术的角度关注数控产业化问题的时候多从系统的、产业链的角度综合 考虑数控产业化问题的时候少;没有建立完整高质量的配套体系、完善的 培训、服务网络等支撑体系。③机制方面:不良机制造成人才流失,不仅 制约了技术及技术路线创新、产品创新,而且制约了规划的有效实施,往 往规划理想,实施困难。④技术方面:企业在技术方面自主创新能力不强, 核心技术的工程化能力不强机床标准落后,水平较低,数控系统新标准研 究不够。
直线运动定位精度一般都在机床和工作台空载条件下进行。常用检测 方法如图 2-3 所示。
图 2-3 直线运动定位精度检测
按国家标准和国际标准化组织的规定(ISO 标准),对数控机床的检测,
50
就以激光测量(图 2-3b)为准。但目前国内激光测量仪较少,大部分数控 机床生产厂的出厂检测及用户验收检测还是用标准尺进行比较测量(图 2-3a)。
数控机床产业是制造业的基础产业和战略产业是国民经济的重要支柱 是保证国防和尖端工业发展的战略资源。
1.2 我国数控技术发展概况
我国数控技术始于 1958 年,发展历程大致有 3 个阶段:第 1 阶段从 1958­ 1979 年,即封闭式发展阶段,在此阶段,由于国外的技术封锁和我国基础 条件的限制,数控技术的发展较为缓慢。第 2 阶段是在国家的“六五”“七 五”期间及“八五”的前期,引进技术,消化吸收,初步建立起国产化体 系阶段。在此阶段,由于改革开放和国家的重视,及研究开发环境和国际 环境的改善,我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得 了长足的进步。第 3 阶段在国家的“八五”后期和“九五”期间,即实施 产业化的研究,进入市场竞争阶段,此阶段我国国产数控装备的产业化取 得了实质性的进步。在“九五”末期,国产数控机床的国内市场占有率达 到 50%,配国产数控系统(普及型)也达到了 10%。

数控机床位置检测装置课件

数控机床位置检测装置课件
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。

第三章 数控车床机械结构与装调第四节 数控车床刀塔

第三章 数控车床机械结构与装调第四节 数控车床刀塔

二、液压刀塔介绍
与电动刀塔相比,液压刀塔能实现快 速、低噪声、正反转双向最短路径转动寻 找换刀刀位,松开和锁紧迅速,工作可靠 性好。但需要相应的液压系统提供压力油 和控制装置,所以一般在全功能数控车床 上配置液压刀塔。
二、液压刀塔介绍
数车排式刀塔
排式刀塔的各刀夹固定在横 向滑板上, 刀位切换运动直 接采用X轴快移运动,结构简 单,制造成本低,刀具系统 刚性好。 刀具容量小、整体占用空间 大,适合以纵向进给为主的 小型数控车上应用。
1—活动鼠牙盘 2—导向销 3—上刀架本体 4—下刀架
• 免抬式四刀位电动刀塔
结构特点
1.上刀架与鼠牙盘为独 立的两个零件,用8个 圆周分布的圆柱导向销 2活动连接。 2.活动鼠牙盘1单独作 升降运动,上刀架在导 向销的作用下作单方向 转动,上下刀架始结合 面始终保持接触。
性能特点
在换刀转位过程中,上下刀架始终闭合,有效防止切削液和切屑等杂物 进入刀塔内部,刀塔传动可靠性和精度保持性提高。
拆去棘爪
拆去定 位盘
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
③拆卸上刀架等
1
2
拆下 蜗杆
取出定 位盘
拆去上盖 和螺母
34
拆去定 位盘
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
④拆卸立轴与轴承
1
2
拆下立轴
用拉马拆除轴承
一、电动刀塔
刀塔拆装调整
⑤装配与调整
一、装配
装配过程与拆卸过程 除了轴承装配采用压 力机以外基本上是逆 向的。
传动原理
2.卧式八刀位电动刀塔
• 联接方式…… • 动作过程: a 从锁紧到抬起
B 从转位到反转夹紧
二、液压刀塔介绍
卧式12刀位液压刀塔

数控机床位置精度检验

数控机床位置精度检验

数控机床位置精度检验控机床位置精度,是表明所测量的机床各运动部件在数控机床的控制下所能达到的精度。

根据实测的位置精度,可以判断出这台机床在以后的自动加工中能达到的最好的加工精度。

根据GB/T17421.2-2000《数控检验通则第2部分:数控轴线定位精度和重复定位精度的确定》国家标准的说明,全部包括以下项目:1、线行程在数字控制下运动部件沿轴线移动的最大直线行程或绕轴线回转的最大行程。

2、测量行程用于采集数据的部分轴线行程。

选择测量行程时应保证可以双向趋近第一个和最后个目标位置。

见下图标准检验循环图标准检验循环3、目标位置(i = 1至m) 运动部件编程要达到的位置。

下标表i表示沿轴线或绕轴线选择的目标位置中的特定位置。

4、实际位置(i = 1至m;j = 1至n) 运动部件第j次向第i个目标位置趋近时实际测得的到达位置。

5、位置偏差运动部件到达的实际位置减去目标位置之差。

6、单向以相同的方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量。

符号?表示从正方向趋近所得的参数;符号?表示从负方向趋近所得的参数如或。

7、双向从两个方向沿轴线或绕轴线趋近某目标位置的一系列测量所测得的参数。

8、扩展不确定度定量地确定一个测量结果的区问,该区间期望包含大部分的数值分布。

9、覆盖因子为获得扩展不确定度而用作标准不确定度倍率的一个数值因子10、某一位置的单向平均位置偏差或由n次单向趋近某一位置所得的位置偏差或的算术平均值。

和、某一位置的双向平均位置偏差尤从两个方向趋近某位置尸所得11的单向平均位置偏差和的算术平均值12、某位置的反向差值从两个方向趋近某位置时两单向平均位置偏差之差。

13、轴线反向差值B沿轴线或绕轴线的各目标位置的反向差值的绝对值1召,.中的最人值14、轴线平均反向差值沿轴线或绕轴线的各个目标位置反向差值的算术平均值。

15、在某一位置的单向定位标准不确定度的估算值或通过对某一位置的n次单向趋近所获得的位置偏差标准不确定度的估算值。

数控机床位置精度检测

数控机床位置精度检测

偏差值(微米)[2]
8
偏差值(微米)[3]
1
偏差值(微米)[4]
1
偏差值(微米)[5]
偏差值(微米)[6]
偏差值(微米)[7]
偏差值(微米)[8]
偏差值(微米)[9]
偏差值(微米)[10]
补偿后,按无补偿的测试步骤和测试程序,再次进行位置精度 的测量并进行数据处理,见表2-18。
表2-18 补偿后的数控车床Z轴位置精度检测数据和计算数据
任务3 数控机床位置精度检测
【知识准备】 一、数控车床位置精度检测 二、数控铣床位置精度检测
【任务实施】 【实训任务书】 【知识拓展】
一、数控机床的工作精度检测 二、球杆仪 【思考与练习】
任务3 数控机床位置精度检测
位置精度就是指机床刀具趋近目标位置的能力, 是通过对测量值进行数据统计分析处理后得出来 的结果。一般由定位精度、重复定位精度及反向 间隙三部分组成。
X i -2Si/μm
X i +2Si/μm
单向重复定位偏差Ri数 4Si/μm
据 处
反向差值Bi/μm
理 双向重复定位精度
结 Ri/μm
果 双向平均位置偏
差 X i /μm
标准
方向
定位精度A/mm
重复定位精度R/mm
平均反向差值 B
/mm
0 -2 1.6 4 0 2 -1.2 -0.2 -0.4
-5
机床型号 CAK3665sj 机床编号 A30900240
环境温度
25℃
湿度
30%
测试轴 测试者
Z轴
补偿 状态
单向补偿
1组
测试 日期
2009.6.24
序号

数控机床数控机床的位置检测系统

数控机床数控机床的位置检测系统

软件板图如图6-5
第8页/共27页
中断开始 读2.45
查表得状态序号
Y 等于上一状态号码吗
N 减上一状态序号 等于01
或FF 保留本次序号 可逆计数器加
由序号查表 中断返回
图6-5 判向可逆计数软件框图
第9页/共27页
软件板图中,查表得状态序号就是根据u1′~u16′次序号的不同定义了OO~OFH十六个 状态值。事实上u1′~u16′的变化都是按次序改变的。正转时从: u1′~u16′方向依次 变化。反转时,按 u16′~u1′方向依次变化。正转时,增量总是为01H,反转时,增量总 是为0FFH。只要把此增量与可逆计数器的当前值相加并进行多位操作,便可完成可逆计 数器的操作。
旋转式感应同步器由转子1和定子2组成。用于直线式感应同步器相同的方法制成转子 绕组和定子绕组。所不同的是绕组排列成辐射状,如图6-7所示。转子绕组是单向均匀连 续的。定子绕组亦分为A和B,相对于定子绕组错开1/4节距。
第10页/共27页
第11页/共27页
使用时,对于直线式感应同步器,定尺固定在不动的部件上,滑尺固定在移动的部件上。 对于旋转式感应同步器定子固定在不动的部件上,转子固定在移动的部件上。定尺与滑尺 的两个绕组表面平行其间隙为0.05—0.25mm,定子与半径的平面绕组也平行。其间隙为 0.05—0.25mm。
(6.3.2)
当对两个绕组同时供给励磁电压,滑尺移动时,定磁绕组的总感应电势为上述两个感应
电势的代数和,即
l lA lB KuA cos KuB sin
(6.3.3)
实际使用时,绕组A和B上分别加频率与幅值均相同的正弦变化与余弦变化的励磁电压
uA um sint (6.3.4)

位置检测装置

位置检测装置
上一页 下一页 返回
导入案例
真维斯品牌的成功,归功于卓越的产品质量和优秀的产品设 计,得益于10余年来建立的品牌形象和销售网络。更为关键 的是,真维斯有着独到的品牌发展理念:紧跟流行而不引导流 行,做到“名牌的大众化”。真维斯董事长杨勋先生对此的 解释是:“如果真维斯的市场定位是去引导流行或是去创造流 行,真维斯可能走不了这么长的路。我们将真维斯定位在紧 跟流行,就是要及时将世界上最新的、正在流行的东西拿过 来,加入自己的设计风格,放到中国市场上。最广大的休闲 服消费群就在中档服装的这70% ~ 75%消费者中,如果 放弃了这个市场而去做高端市场,胜算就会低很多。
个测量信号。其优点是测量装置比较简单,任何一个对中点 都可作为测量起点。在轮廓控制的数控机床上大都采用这种 测量方式,典型的测量元件有感应同步器、光栅、磁尺等。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
缺点是在增量式测量系统中,移距是靠对测量信号计数后 读出的,一旦计数有误,此后的测量结果将全错;另外在发生 某种事故(如断电,刀具损坏等)时,事故排除后,不能再找 到事故前执行部件的正确位置,这是由于这种测量方式没有 一个特定的标志。
上一页 下一页 返回
第一节 概述
.测量装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力强。 模拟式测量是将被测的量用连续变量来表示,如电压变化,
相位变化等,数控机床所用模拟式测量主要用于小量程的测 量。在大量程内作精确的模拟式测量时,对技术要求较高。 如旋转变压器,感应同步器等,模拟式测量的特点是: .直接测量被测量,无须变换; .在小量程内实现较高精度的测量,技术较为成熟。
上一页 下一页 返回
导入案例
真维斯“休闲王国”为品牌与最忠实的消费者建立了更活跃 的沟通渠道。消费者只要注册、登录真维斯“休闲王国”, 就可以发现当今流行的休闲时尚是什么,真维斯最近又有哪 些新品促销推广活动。对于那些持有VIP卡的忠实消费者, 真维斯在这里也为其提供了更多获取回报的机会。比如真维 斯每年会举办“激赏之旅”会员活动,组成声势浩大的北京 免费观光团,饱览北京名胜,参观每年一度的中国真维斯杯 休闲装设计大赛总决赛等。这些活动的告知、参与都在社区 中进行。真维斯目前拥有数十万的VIP会员,其中18 ~25 岁的消费者占到了多数,这些年轻的消费者喜爱时尚且已经 习惯了与网络为伴的生活,他们通过网络形成共同的“兴趣 团体”,每天都在进行与真维斯品牌形象、应季新品有关的 信息传播和交流互动。

机床数控技术第三章

机床数控技术第三章

第二节 CNC系统的硬件结构
三、开放式数控系统结构 1.美国的NGC和OMAC计划及其结构 2.欧共体的OSACA计划及其结构 3.日本的OSEC计划及其结构
第三节 CNC系统的软件结构
一、 CNC系统的软件结构 CNC系统的软件是为完成CNC系统的各项功能而专门设计和编制的,是数控加工系 统的一种专用软件,又称为系统软件(系统程序)。 在CNC系统中,软件和硬件在逻辑上是等价的,即由硬件完成的工作原则上也可 以由软件来完成。但是它们各有特点:硬件处理速度快,造价相对较高,适应性 差;软件设计灵活、适应性强,但是处理速度慢。因此,CNC系统中软、硬件的 分配比例是由性能价格比决定的。
图3-2 CNC系统的系统平台
第一节 概述
一、CNC系统的工作过程
1.输入 2.译码处理 3.数据处理(刀具长度补偿、半 径补偿、反向间隙补偿、丝杠 螺距补偿、过象限及进给方向 的判断、进给速度换算、加减 速控制及机床辅助功能处理等) 4.插补运算与位置控制 5.输入/输出(I/O)处理 6.显示 7.诊断
零件 程序
第一种: 硬件 第二种:硬件 第三种:硬件
输入
软件
插补 准备
插补
硬件
位置 控制
速度 控制 位置 检测
硬件
执行 电机
机床
软件 软件
硬件
CNC中三种典型的软硬件功能界面
第三节 CNC系统的软件结构
二、 CNC软件结构特点
1.CNC系统的多任务性
CNC系统的任务
管理
控制
输 入
I/O 处 理
显 示
第二节 CNC系统的硬件结构
二、大板式结构和功能模块式结构
从组成CNC系统的电路板的结构特点来看,有两种常见的结构,即大板式结构 和模块化结构

数控机床的位置检测装置培训课件.pptx

数控机床的位置检测装置培训课件.pptx
第三章 数控机床的位置检测装置
第一节 数控机床中位置检测装置所起的作用与要求 第二节 数控机床位置检测装置的分类 第三节 位置检测装置的主要性能指标 第四节 常用位置检测装置的结构和工作原理
第三章 数求
位置检测装置是数控系统的重要组成部分,在第二章中我们知道:在闭 环或半闭环控制的数控机床中,必须利用位置检测装置把机床运动部件的实 际位移量随时检测出来,与给定的控制值(指令信号)进行比较,从而控制驱 动元件正确运转,使工作台(或刀具)按规定的轨迹和坐标移动。
3.4.1 旋转变压器
第三章 数控机床的位置检测装置
3.4 常用位置检测装置的结构和工作原理
3.4.1 旋转变压器
旋转变压器又称同步分解器,是利用变压器原理实现角位移测量的检测 装置。它属于模拟式测量装置,具有输出信号幅值大、抗干扰能力强、结构 简单、动作灵敏、性能可靠等特点,同时,对环境条件要求不高,广泛用于 半闭环进给伺服驱动系统中。 但其信号处理比较复杂。
第三章 数控机床的位置检测装置
3.1 位置检测装置的作用与要求
1)稳定可靠、抗干扰能力强。数控机床的工作环境存在油污、潮湿、 灰尘、冲击振动等,检测装置要能够在这样的恶劣环境下工作稳定,并且受 环境温度影响小,能够抵抗较强的电磁干扰。
2)满足精度和速度的要求。为保证数控机床的精度和效率,检测装 置必须具有足够的精度和检测速度,位置检测装置分辨率应高于数控机床的 分辨率一个数量级。
3)按位置检测元件的安装位置分类
直接测量:
直接测量是将位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上, 直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移。
间接测量:
间接测量是将位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件 或驱动电机轴上,测量其角位移,经过转换以后才能得到执
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

旋转变压器——抗干扰能力强、工作可靠、结构简单、 动作灵敏、信号输出幅度大,对环境无特殊要求,维护方便, 应用广泛。
脉冲编码盘——工作可靠、精度高,结构紧凑、成本低, 是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元 器件,但抗污染能力差,易损坏。
激光干涉仪——精度很高,但抗震性、抗干扰能力差, 价格较贵,应用较少。
原理 1)指示光栅与标尺光栅刻度等宽。 2)平行装配,且无摩擦 3)两尺条纹之间有一定夹角 4)当指示光栅与标尺光栅相对运动时,会产生与光栅线 垂直的横向的条纹,该条纹为莫尔条纹,当移动一个栅 距时,摩尔条纹也移动一个纹距
标尺光栅
θ
莫尔条纹
应用较多的干涉条纹式光栅,是利用光的 衍射现象产生莫尔干涉条纹。当两片光栅 互相平行,其刻线相互成一小角度θ时, 两光栅有相对运动就会生明暗相间的干涉 条纹,将光源来的光经透镜变成平行光, 垂直照射在光栅上,经狭缝s和透镜由光 电元件接受,即可得到与位移成比例的电 信号。
第三章 数控机床的位置检测
第三章 数控机床的位置检测
本章主要介绍数控机床的位置检测装置
提 作用及分类,讲解光栅尺和脉冲编码器
的结构、工作原理及其应用。
要 学时:2学时
第三章 数控机床的位置检测

了解数控机床的位置检测装置作用及类型。
掌握光栅和脉冲编码器的结构特点、工作原理

及应用。
第三章 数控机床的位置检测

学生学习本章节,可结合数控中心的 数控机床来了解光栅和脉冲编码器和
等位置检测装置的结构特点、工作原

理。
第一节 概 述
一、位置检测装置的要求
位置检测装置是NC机床重要组成部分,在闭环系 统中其主要作用是检测位移量,并发出反馈信号与数 控装置的指令信号比较,如有偏差,经放大后控制执 行部件,使其朝消除偏差方向运动,直至偏差为零。
二、位置检测装置的分类
不同类型NC机床对检测系统要求不同。大型数 控机床要求速度响应高,中型和高精度数控机 床以满足精度要求为主。测量系统分辨率一般 要求比加工精度高一个数量级。
直接测量--对机床直线位移采用直线型检测元 件测量,其测量精度取决于测量元件精度,不 受机床传动精度的影响。
间接测量--对机床直线位移采用回转型检测元 件测量,测量精度取决于测量元件和机床传动 链两者的精度。为提高定位精度,常需对机床 传动误差进行补偿。
测量方式
增量式测量 绝对式测量
只测位移量,如测量单位为0.01 mm,则每移动 0.01mm就发出一个脉冲信号。
被测量的任意一点位置均由固定的零点标起, 每一个被测点都有一个相应的测量值。
直接测量 间接测量
将检测装置直接安在执行部件上,如光栅, 感应同步器用于直接测量工作台直线位移。
将检测装置安在滚珠丝杠或驱动电机轴上, 通过检测转动件的角位移来间接测量执行部 件的直线位移。
3-移动速度的确定
根据摩尔条纹的特点,标尺光栅的移动位 移与摩尔条纹的移动位移成比例。因此,标 尺光栅的移动速度和摩尔条纹的移动速度相 一致,也与观察窗口的光强变化频率相对应 。可根据透过观察窗口的光强变化频率来确 定标尺光栅的移动速度,得到机床移动部件 的移动速度。
增加线纹密度,能提高光栅检测装置精度 ,但制造较困难,成本高。实际应用中,既要 提高测量精度,同时又能达到自动辨向的目的 ,通常采用倍频或细分的方法来提高光栅的分 辨精度,
根据摩尔条纹的上述特点,可在摩尔 条纹的移动方向上开设4个窗口P1,P2 ,P3,P4,并且使这4个窗口两两相距 1/4摩尔条纹宽度(W/4),可从这4个观 察窗口进行:
机床移动部件的位移检测;
确定移动部件的方向;
确定移动速度。
1-机床移动部件的位移检测
标尺光栅安装在机床移动部件上,光栅读 数头安装在机床固定部件。按摩尔条纹特 点,当标尺光栅移动一个栅距时,摩尔条 纹移动一个摩尔条纹宽度,即透过任一个 窗口的光强变化一个周期。透过观察窗口 透过的光强变化的周期数确定标尺光栅移 动了一个栅距,测得机床移动部件位移。
摩尔条纹
标尺光栅
指示光栅 作用:
放大作用 误差均化作用
测量位移
光栅倾角
θ
d
光栅节距 摩尔条纹节距
干涉条纹的特点
(3)误差均化作用:摩尔条纹是由许多根刻线共同形成的, 这样可使光栅的节距误差得到平均化。
(4) 信息变换作用:摩尔条纹的移动与栅距之间的移动成比 例。当两个光栅相对移动一个栅距d时,摩尔条纹相应地移 动一个纹距W,因此两者的移动是对应的,这样便于记数; 标尺光栅移动的方向相反,干涉条纹移动的方向也反向。
为提高数控机床的加工精度,须提高检测元件和 检测系统的精度,不同类型数控机床,对检测元件和 检测系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。
一般要求检测元件的分辨率在0.0001~0.01mm之 内 、 测 量 精 度 为 ± 0.001 ~ 0.02mm/m, 运 动 速 度 为 0 ~ 24m/min。
1.光栅的结构和种类
光栅有透射光栅和反射光栅两类。
透射光栅 在透明玻璃片上刻有平行等距的密集线条,常用 的有50线/毫米、l00线/毫米和200线/毫米(指直线光栅)。 其特点是光源可采用垂直入射光,光电元件能直接接受, 因此信号幅值较大,信噪比好,读数头的结构简单。
反射光栅 在金属镜面上制成全反射或漫反射平行等距的密 集线条,常用的材料有钢或铝等,其每毫米刻线数有4、10 、25、40、50,甚至有600线,因此可以得到很高的精度, 且长度不受限制。
整B

反D微


Y1 --
Y2 Y3 Y4 Y5
Y6 Y7
2.光栅工作原理
光栅结构: 1.标尺光栅、 2.指示光 栅、3.光电元件、4.光源。
Wp

光栅位置检测装置
i. 光栅检测装置的结构
标尺光栅Gs
驱动 电路
光源 透镜
光电元件 指示光栅Gi
驱动电路
执行部件带着标尺光栅相对指示光栅移动,通过读数头的光 电转换,发送出与位移量对应的数字脉冲信号,用作位置反 馈信号或位置显示信号
。在设计数控机床,尤其是高精度或大中型数控机床 时,必须选用检测元件。
2.检测传感器分类
从检测的 信号分
直线型 回转型
直线感应同步器、长光栅、 长磁栅、激光干涉仪 旋转变压器、圆感应同步器、 圆光栅、圆磁栅、编码盘
从传感器 输出信号分
模拟式 旋转变压器、感应同步器 数字式 光栅检测装置、脉冲编码盘
3.检测元件的特点
感应同步器——抗干扰能力强,对环境要求低,维护简单、
价格低,寿命较长,具有一定精度、应用较广。
光栅——抗干扰能力强,高分辨率、大量程、测量精度高、
应用广泛,但成本较高,制造工艺要求高。
磁栅——抗干扰能力强,对环境条件要求低,安装调整方便,
精度高,但存在磁信号的稳定性,磁头磨损等问题。
干涉条纹的特点
(1)干涉条纹方向与 标尺光栅的刻线几 乎垂直。
(2)放大作用:用W
(mm)表示莫尔条 纹的宽度,d(mm) 表示栅距,θ(rad) 为光栅线纹之间的 夹角。
W d d
sin
当d =0.01mm,(l00线/毫米)θ=0.01弧度,纹距W=1mm ,即利用挡光效应,可把光栅线距转换成放大100倍的摩 尔条纹的宽度。表明莫尔条纹的节距是栅距的1/θ倍。
位置检 测装置
数字式
光电盘 增量式 圆光栅 绝对式 -数码盘
测角 模拟式
增量式 绝对式
多级同步分解器 同步分解器组件 三重式圆感应同步器 同步分解器 圆感应分解器 磁盘
测长
数字式 模拟式
增量式 -长光栅
绝对式 -多通道透射光栅
增量式
直线感应分解器 磁尺
绝对式 -多重式直线感应同步器
第二节 光栅
光栅是闭环系统中用得比较多的检测装置,可用作直线位移和转角的检测。
(5) 光强分布规律:当用平行光束照射光栅时,就形成明 暗相间的摩尔条纹。其由暗纹到亮纹的光强分布近似余弦函 数。
三、应用(光栅位移-数字转换系统) 当光栅移动一个栅距,莫尔条纹便移动一 个条纹宽度,假定开辟一小窗口观察莫尔条纹 的变化情况,可发现它在移动一个栅距期间明 暗变化了一个周期。 理论上光栅亮度变化是一个三角波形,但 由于漏光和不能达到最大亮度,被削顶削底后 而近似一个正弦波(见图3-4)。硅光电池将 近似正弦波的光强信号变为同频率的电压信号 (见图3-5), 经光栅位移—数字变换电路放大、整形、微 分输出脉冲。每产生一个脉冲,就代表移动了 一个栅距那么大的位移,通过对脉冲计数便可 得到工作台的移动距离。
光栅又可分为直线光栅和圆盘光栅
直线光栅是测量直线位移,
圆盘光栅是测量角位移。圆盘光栅简称 圆光栅,其刻线呈辐射状,在一圆周内 的 等 距 线 纹 数 有 三 种 形 式 : 60 进 制 (10800,21600,32400,64800等线纹数 )、10进制(1000,2500,5000等线纹数) 、2进制(512,1024,2048等线纹数), 视需要而选择。
亮度
O
电压
光栅位移 O
光栅位移
图3-4 光栅的实际亮度变化
图3-5 光栅的输出波形图
光栅测量系统
光栅测量系 统由光源、 聚光镜、光 栅尺、光电 元件和驱动 线路组成。
将明暗相间的干涉 条纹用光电元件接 收后,经过放大、 整形、微分变成脉 冲信号,即可用来 测量位移量,如右 图。可见每个线距 可以发两个脉冲信 号。
2-确定移动部件的方向
从观察窗口P1,P2,P3,P4,可以得到4个在相位上 依次超前或滞后1/4周期的近似余弦函数的光强变化过 程。当标尺光栅沿着一个方向移动时,可得到4个光强 信号,P1滞后P2 π/2,…,当摩尔条纹反向移动时,4 个光强变化为P1超前P2 π/2, P2超前P3 π/2, …,可 以断定标尺光标沿反向移动。从4个观察窗口得到光强 度变化的相互超前或滞后关系可确定机床移动部件的 移动方向。
相关文档
最新文档