数控检测技术
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3.灵敏度 传感器输出变化量y与引起该变化量的输入变化量x之
比为静态灵敏度。即为输出曲线的斜率。
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。迟滞小。
2020/7/15
测量范围和量程 6.零漂与温漂 7.重复性：指传感器在输入按同一方向连续多
次变动时所得特性曲线不重合的情况.
电机，由定子和转子组成。定子绕组能通过固定在壳体
上的接线柱直接引出，转子绕组有两种不同的引出方式，
根据转子绕组的引出方式，旋转变压器分有刷和无刷两
种。
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4
5
6
1
有刷式旋转变压器的转
7
子绕组通过集电环和
电刷直接引出。无有
8
刷式旋转变压器由旋
转变压器本体和附加
变压器两大部分组成。
图5﹒1 旋转变压器结构示意
2020/7/15
1概 述
组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置
组成的。
作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控
制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单 元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成 部分。
闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的 精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺 服系统时，必须精心选择位置检测装置。
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。
2020/7/15
1概 述
检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分。 它的作用是检测位移，发送反馈信号，构成闭 环控制。 数控机床的运动精度主要由检测系统的精度决 定。 位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨 率。 分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测 量线路。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。
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
2003-7-6
数字式测量 模拟式测量
将被测量以数字形式表示，测量量一般为 电脉冲。 将被测的量以连续变量表示，如电压变化、 相位变化等。主要用于小量程测量。
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。
2020/7/15
1.1 检测装置的分类
数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。
☆安装的位置及耦合方式—直接测量和间接测量；
☆测量方百度文库—
增量型和绝对型;
☆检测信号的类型—
模拟式和数字式；
☆运动型式—
回转型和直线型；
☆信号转换的原理—
光电效应、光栅效应、电磁感应原理、
压电效应、压阻效应和磁阻效应等。
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。高精度和高速实时测量。
2.分辨率与分辨率：阈值
分辨力为传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率为传感器能检测到的最小的输入增量与满量程之比，是 一个百分数。 在传感器输入零值附近的分辨力成为阈值。分辩率应适应机 床精度和伺服系统的要求。
1-转轴 2-轴承 3-机壳 4-转子铁心 5-定子铁心
2020/7/15
6-端盖 7-电刷 8-集电环
2020/7/15
2.1 旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器（Resolver）简称旋变，又称作解算器或分解器。 分类：有电刷集电环结构和无刷结构 单对极元件（转子转一周，电信号仅发生一个周期的元件） 多对极元件 工作原理：电磁感应
光栅尺、磁栅尺 、激光干涉仪 对值磁尺、光电编码尺 、
霍耳位置传感器
磁性编码器
速度
交、直流测速发电机 、
速度-角度传感器、数
传感器 数字脉编码式速度传感器 、霍 字电磁、磁敏式速度传感
耳速度传感器
器
电流 霍耳电流传感器
传感器
2020/7/15
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
S1
定子
转子
S2
R1
R4
S4
R2
R3
S3
2020/7/15
2.1 旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器一般采用正弦绕组的绕组形式,可以保证定子
和转子之间的气隙磁通呈正余弦规律分布。当激磁电压
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
2020/7/15
1.2 数控测量装置的性能指标及要求
传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下。
数控检测技术
2020/7/15
1概 述
位置检测装置是NC机床重要组成部分，在闭环系 统中其作用是检测位移量，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。
为提高机床加工精度，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。
8.抗干扰稳定性 9.静态误差：指传感器在量程内任一点的输出
值与其理论值的偏离程度。
2020/7/15
对数控测量装置的要求： 工作可靠，抗干扰性强。 使用维护方便，适应机床的工作环境。 满足精度、速度和机床工作行程的要求。 成本低。
2020/7/15
2 旋转变压器
旋转变压器是—种转角检测元件。它是一种小型的交流发
2020/7/15
表1 数控机床检测装置分类
分类
增量式
绝对式
回转型——脉冲编码器、 多极旋转变压器 、绝
自整角机 、旋转变压器、圆感 对脉冲编码器 绝对值式光
位移 传感器
应同步器 、光栅角度传感器 、栅 、 三速圆感应同步器 、
圆光栅、圆磁栅
磁阻式多极旋转变压器
直线型——直线应同步器 、 三速感应同步器 、绝
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。
位置检 测装置
数字式
光电盘 增量式 圆光栅 绝对式 －数码盘
比为静态灵敏度。即为输出曲线的斜率。
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。迟滞小。
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测量范围和量程 6.零漂与温漂 7.重复性：指传感器在输入按同一方向连续多
次变动时所得特性曲线不重合的情况.
电机，由定子和转子组成。定子绕组能通过固定在壳体
上的接线柱直接引出，转子绕组有两种不同的引出方式，
根据转子绕组的引出方式，旋转变压器分有刷和无刷两
种。
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有刷式旋转变压器的转
7
子绕组通过集电环和
电刷直接引出。无有
8
刷式旋转变压器由旋
转变压器本体和附加
变压器两大部分组成。
图5﹒1 旋转变压器结构示意
2020/7/15
1概 述
组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置
组成的。
作用：实时测量执行部件的位移和速度信号，并变换成位置控
制单元所要求的信号形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制单 元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成 部分。
闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的 精度决定的，在设计数控机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺 服系统时，必须精心选择位置检测装置。
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。
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1概 述
检测元件是数控机床伺服系统的重要组成部分。 它的作用是检测位移，发送反馈信号，构成闭 环控制。 数控机床的运动精度主要由检测系统的精度决 定。 位移检测系统能够测量的最小位移量称为分辨 率。 分辨率不仅取决于检测元件本身，也取决于测 量线路。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。
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
2003-7-6
数字式测量 模拟式测量
将被测量以数字形式表示，测量量一般为 电脉冲。 将被测的量以连续变量表示，如电压变化、 相位变化等。主要用于小量程测量。
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。
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1.1 检测装置的分类
数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。
☆安装的位置及耦合方式—直接测量和间接测量；
☆测量方百度文库—
增量型和绝对型;
☆检测信号的类型—
模拟式和数字式；
☆运动型式—
回转型和直线型；
☆信号转换的原理—
光电效应、光栅效应、电磁感应原理、
压电效应、压阻效应和磁阻效应等。
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。高精度和高速实时测量。
2.分辨率与分辨率：阈值
分辨力为传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率为传感器能检测到的最小的输入增量与满量程之比，是 一个百分数。 在传感器输入零值附近的分辨力成为阈值。分辩率应适应机 床精度和伺服系统的要求。
1-转轴 2-轴承 3-机壳 4-转子铁心 5-定子铁心
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6-端盖 7-电刷 8-集电环
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2.1 旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器（Resolver）简称旋变，又称作解算器或分解器。 分类：有电刷集电环结构和无刷结构 单对极元件（转子转一周，电信号仅发生一个周期的元件） 多对极元件 工作原理：电磁感应
光栅尺、磁栅尺 、激光干涉仪 对值磁尺、光电编码尺 、
霍耳位置传感器
磁性编码器
速度
交、直流测速发电机 、
速度-角度传感器、数
传感器 数字脉编码式速度传感器 、霍 字电磁、磁敏式速度传感
耳速度传感器
器
电流 霍耳电流传感器
传感器
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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
S1
定子
转子
S2
R1
R4
S4
R2
R3
S3
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2.1 旋转变压器的结构和工作原理
旋转变压器一般采用正弦绕组的绕组形式,可以保证定子
和转子之间的气隙磁通呈正余弦规律分布。当激磁电压
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
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1.2 数控测量装置的性能指标及要求
传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下。
数控检测技术
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1概 述
位置检测装置是NC机床重要组成部分，在闭环系 统中其作用是检测位移量，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。
为提高机床加工精度，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。
8.抗干扰稳定性 9.静态误差：指传感器在量程内任一点的输出
值与其理论值的偏离程度。
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对数控测量装置的要求： 工作可靠，抗干扰性强。 使用维护方便，适应机床的工作环境。 满足精度、速度和机床工作行程的要求。 成本低。
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2 旋转变压器
旋转变压器是—种转角检测元件。它是一种小型的交流发
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表1 数控机床检测装置分类
分类
增量式
绝对式
回转型——脉冲编码器、 多极旋转变压器 、绝
自整角机 、旋转变压器、圆感 对脉冲编码器 绝对值式光
位移 传感器
应同步器 、光栅角度传感器 、栅 、 三速圆感应同步器 、
圆光栅、圆磁栅
磁阻式多极旋转变压器
直线型——直线应同步器 、 三速感应同步器 、绝
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。
位置检 测装置
数字式
光电盘 增量式 圆光栅 绝对式 －数码盘