传感器与检测技术项目式教程项目15数控机床光栅位移传感器的安装与调试

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光栅位移传感器原理及使用方法

光栅位移传感器原理及使用方法

光栅位移传感器原理及使用方法光栅位移传感器是一种常见的测量设备,通过利用光学原理来测量物体的位移或位置变化。

它能够实时、精确地测量物体的位置,并将测量结果转换为电信号输出。

在许多领域中,如机械制造、自动化控制、航天航空等,光栅位移传感器都发挥着重要作用。

光栅位移传感器的原理是利用光的衍射现象。

它由一个固定的光源和一张带有光栅的光学元件构成。

当物体移动时,它所接收到的光栅光的衍射图样也会随之发生变化。

这些变化可以被传感器捕捉到,并转化成电信号输出。

通过分析和处理这些电信号,我们可以得到物体位移或位置变化的信息。

使用光栅位移传感器时,首先需要将传感器固定在被测量物体上。

然后,将传感器与电源和数据采集设备连接好。

在连接完成后,我们可以通过设备上的控制面板或软件设置一些参数,如灵敏度、采样率等。

在实际测量中,首先需要对传感器进行校准。

一般来说,校准是在已知物体位移的情况下进行的。

通过将传感器测量值与实际位移进行对比,可以得出一个校准曲线或公式。

这样,在未知位移的情况下,传感器就可以通过测量值计算出物体的位移或位置。

在光栅位移传感器的使用中,要注意一些关键点。

首先,传感器要与被测量物体保持良好的接触和固定,以避免测量误差。

其次,传感器的工作环境要尽量避免干扰,如强光、震动等,以确保测量精度。

另外,定期对传感器进行检测和维护,可以延长其使用寿命和保持测量精度。

总之,光栅位移传感器是一种准确、可靠的测量设备。

它的原理基于光学衍射,通过捕捉光栅图案的变化来测量物体的位移或位置变化。

在使用光栅位移传感器时,需要进行校准,并注意传感器与被测物体的良好接触、工作环境的干扰以及定期检测和维护。

通过合理使用和管理,光栅位移传感器可以为各个领域的测量需求提供准确和可靠的数据支持。

《传感器与检测技术》实验实施方案1

《传感器与检测技术》实验实施方案1

自考“机电一体化”专业衔接考试《传感器与检测技术》课程实验环节实施方案一、实验要求根据《传感器与检测技术》课程教学要求,实验环节应要求完成3个实验项目。

考虑到自考课程教学实际情况,结合我院实验室的条件,经任课教师、实验指导教师、教研室主任和我院学术委员会认真讨论,确定开设3个实验项目。

实验项目、内容及要求详见我院编制的《传感器》课程实验大纲。

二、实验环境目前,我院根据编制的《传感器》课程实验大纲,实验环境基本能满足开设的实验项目。

实验环境主要设备为:1、486微机配置2、ZY13Sens12BB型传感器技术实验仪三、实验报告要求与成绩评定学生每完成一个实验项目,要求独立认真的填写实验报告。

实验指导教师将根据学生完成实验的态度和表现,结合填写的实验报告评定实验成绩。

成绩的评定按百分制评分。

四、实验考试学生在完成所有实验项目后,再进行一次综合性考试。

教师可以根据学生完成的实验项目,综合出3套考试题,由学生任选一套独立完成。

教师给出学生实验考试成绩作为最终实验成绩上报。

五、附件附件1 《传感器与检测技术》课程实验大纲附件2 实验报告册样式以上对《传感器与检测技术》课程实验的实施方案,妥否,请贵校批示。

重庆信息工程专修学院2009年4月14日附件1《传感器与检测技术》课程实验教学大纲实验课程负责人:段莉开课学期:本学期实验类别:专业课程实验类型:应用性实验实验要求:必修适用专业:机电一体化课程总学时:15 学时课程总学分: 1分《传感器与检测技术》课程实验项目及学时分配实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥一、 实验目的1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式。

2、测试应变梁变形的应变输出。

3、比较各桥路间的输出关系。

二、 实验内容了解金属箔式应变片,单臂电桥的工作原理和工作情况。

(用测微头实现)三、 实验仪器直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、电压表、主、副电源。

四、 实验原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:R Ku R ∆=式中RR∆为电阻丝电阻相对变化,K 为应变灵敏系数, l u l ∆=为电阻丝长度相对变化,金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化,电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

光栅尺的安装与调试

光栅尺的安装与调试

光栅尺的安装与调试一、线性光栅尺选型①准确度等级的选择数控机床配置线性光栅尺是了提高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度,所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的,光栅尺准确度等级有±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。

而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等级,值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能,它是机床工作精确度的关键环节,即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致,以克服由于温度引起的热变形。

另外光栅尺最大移动速度可达120m/min,目前可完全满足数控机床设计要求;单个光栅尺最大长度为3040mm,如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长度。

②测量方式的选择光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两种,所谓增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息,为了获得绝对位置,这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记,所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控制。

而绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上,在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息,不需要移动坐标轴找参考点位置,绝对位置值从光栅刻线上直接获得。

绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20%左右,机床设计师因考虑数控机床的性价比,一般选用增量式光栅尺,既能保证机床运动精度又能降低机床成本。

但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的,机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序,不但缩短非加工时间提高生产效率,而且减小零件废品率。

因此在生产节拍要求格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺是最为理想的。

③输出信号的选择a.光栅尺的输出信号分电流正弦波信号、电压正弦波信号、TTL矩形波信号和TTL差动矩形波信号四种,虽然光栅尺输出信号的波形不同对数控机床线性坐标轴的定位精度、重复定位精度没有影响,但必须与数控机床系统相匹配,如果输出信号的波形与数控机床系统不匹配,导致机床系统无法处理光栅尺的输出信号,反馈信息、补偿误差对机床线性坐标轴全闭环控制无从谈起。

光栅尺的安装与调试

光栅尺的安装与调试

光栅尺的安装与调试一、线性光栅尺选型①准确度等级的选择数控机床配置线性光栅尺是了提高线性坐标轴的定值精度、再复定位精度,所以光栅尺的准确度等级是首先要考虑的,光栅尺准确度等级有±0.01mm、±0.005mm、±0.003mm、±0.02mm。

而我们在设计数控机床时根据设计精度要求来选择准确度等级,值得注意的是在选用高精度光栅尺时要考虑光栅尺的热性能,它是机床工作精确度的关键环节,即要求光栅尺的刻线载体的热膨胀系数与机床光栅尺安装基体的热膨胀系数相一致,以克服由于温度引起的热变形。

另外光栅尺最大移动速度可达120m/min,目前可完全满足数控机床设计要求;单个光栅尺最大长度为3040mm,如控制线性坐标轴大于3040mm时可采用光栅尺对接的方式达到所需长度。

②测量方式的选择光栅尺的测量方式分增量式光栅尺和绝对式光栅尺两种,所谓增量式光栅尺就是光栅扫描头通过读出到初始点的相对运动距离而获得位置信息,为了获得绝对位置,这个初始点就要刻到光栅尺的标尺上作为参考标记,所以机床开机时必须回参考点才能进行位置控制。

而绝对式光栅尺以不同宽度、不同问距的闪现栅线将绝对位置数据以编码形式直接制作到光栅上,在光栅尺通电的同时后续电子设备即可获得位置信息,不需要移动坐标轴找参考点位置,绝对位置值从光栅刻线上直接获得。

绝对式光栅尺比增量式光栅尺成本高20%左右,机床设计师因考虑数控机床的性价比,一般选用增量式光栅尺,既能保证机床运动精度又能降低机床成本。

但是绝对式光栅尺开机后不需回参考点的优点是增量式光栅尺无法比拟的,机床在停机或故障断电后开机可直接从中断处执行加工程序,不但缩短非加工时间提高生产效率,而且减小零件废品率。

因此在生产节拍要求格或由多台数控机床构成的自动生产线上选用绝对式光栅尺是最为理想的。

③输出信号的选择a.光栅尺的输出信号分电流正弦波信号、电压正弦波信号、TTL矩形波信号和TTL差动矩形波信号四种,虽然光栅尺输出信号的波形不同对数控机床线性坐标轴的定位精度、重复定位精度没有影响,但必须与数控机床系统相匹配,如果输出信号的波形与数控机床系统不匹配,导致机床系统无法处理光栅尺的输出信号,反馈信息、补偿误差对机床线性坐标轴全闭环控制无从谈起。

《传感器技术与应用》教学课件6-2 磁栅传感器用于数控机床的位移检测

《传感器技术与应用》教学课件6-2 磁栅传感器用于数控机床的位移检测

磁栅传感器用于数控机床的位移检测


磁盘圆柱
器 面上的磁信号
技 由磁头读取,
术 安装时在磁头
与 与磁盘之间应
应 有微小的间隙
用 以免磨损。
圆磁栅示意图
磁栅传感器用于数控机床的位移检测


磁头的结构和原理
器 技 术 与
磁栅上的磁信号先由录磁头录好,再由读 磁头读出,按读取信号方式的不同,磁头 可分为动态磁头和静态磁头两种 。
米。
技 术
式位移传感器。



磁栅传感器用于数控机床的位移检测

资讯
感 器 技 术 与 应 用
磁栅传感器也是一种用于检测位移的传感器。 它的价格低于光栅,具有制作简单,易于安装, 调整方便,测量范围宽(0.001mm~十几m), 抗干扰能力强等特点。磁栅可分为长磁栅和圆磁 栅,长磁栅主要用于直线位移的测量,圆磁栅主 要用于角位移的测量。磁栅传感器在大型机床的 数字检测和自动化机床的自动控制等方面得到广

Hale Waihona Puke 磁栅传感器用于数控机床的位移检测
磁栅传感器的组成和测量原理
传 感 器
1.组成:磁栅式传感器主要由磁栅、磁头和检测电路 组成。
技 2.测量原理:磁栅上录有等间距的磁信号,它是利用
术 磁带录音的原理将等节距的周期变化的电信号(正弦波
与 或矩形波)用录磁的方法记录在磁性尺子或圆盘上而制
应 成的。

当磁栅传感器工作时,磁头相对于磁栅有一定的
泛应用。
磁栅传感器用于数控机床的位移检测
静态磁头
传 感 器 技 术 与 应 用
磁尺
固定孔
磁栅传感器的外形结构

《传感器与检测技术》课程标准

《传感器与检测技术》课程标准

《传感器与检测技术》课程标准一、概述(一)课程性质传感器是现代控制的基本工具,而检测技术则是控制过程获取信息的唯一手段。

《传感器与检测技术》是一门多学科交叉的专业课程,重点介绍各种传感器的工作原理和特性,结合工程应用实际,了解传感器在各种电量和非电量检测系统中的应用,培养学生使用各类传感器的技巧和能力,掌握常用传感器的工程测量设计方法和实验研究方法,了解传感器技术的发展动向。

本课程是电气自动化技术专业的一门核心专业技术课,也是后续的电气综合实训、电工中、高级职业资格证书(其内容约占20%)、毕业设计、顶岗实习等基本技能养成课程,即是职业素质养成与职业能力培养最基本的理论实践一体化课程。

(二)课程设计思路本课程标准是根据机械制造及自动化专业学生主要工作岗位的工作任务分析,按照“工学结合、工学交替”的改革思路,以解决实际问题为中心,培养学生使用各类传感器的能力。

使学生能够进一步应用传感器解决工程测控系统中的具体问题。

要求理解不同传感器的工作原理,常用的测量电路;能够对常用传感器的性能参数与主要技术指标进行校量与标定。

掌握传感器的工程应用方法,并能正确处理检测数据。

了解传感器技术发展前沿状况,培养学生科学素养,提高学生分析解决问题的能力。

通过行为导向的项目式教学,加强学生实践技能的培养,培养学生的综合职业能力和职业素养;独立学习及获取新知识、新技能、新方法的能力;与人交往、沟通及合作等方面的态度和能力。

建议本课程在第二学年的第一学期开设,理论和实践总学时为72学时左右。

二、课程目标(一)知识目标1. 传感器的静态特性、动态特性与技术指标2. 电阻传感器原理与应用3. 电感传感器原理与应用4. 电容传感器原理与应用5. 光电(光纤、光栅)传感器原理与应用6. 磁电式传感器与霍尔传感器7. 压电式传感器原理与应用8. 半导体物性传感器9. 温度检测系统10.压力检测系统11.液位测检系统12.流量检测系统13.传感器在汽车上的应用(二)技能目标1.测量误差与数据处理。

《传感器与检测技术》全套教案

《传感器与检测技术》全套教案

教学目标知识目标:掌握接近开关的基本工作原理,了解各种接近开关的环境特性及使用方法,掌握应用接近开关进行工业技术检测的方法能力目标:对不同接近开关进行敏感性检测,使用霍尔接近开关完成转动次数的测量。

素质目标:教学重点接近开关的应用教学难点接近开关的基本工作原理教学手段理实一体实物讲解小组讨论、协作教学学时10教学内容与教学过程设计注释项目一开关量检测〖理论学习〗任务一认识接近开关一、霍尔效应型接近开关1.霍尔效应霍尔效应的产生是由于运动电荷在磁场作用下受到洛仑兹力作用的结果。

如图1-2所示,把N型半导体薄片放在磁场中,通以固定方向的电流i图1-2霍尔效应(从a点至b点),那么半导体中的载流子(电子)将沿着与电流方向相反的方向运动。

图1-2 霍尔效应2.霍尔元件霍尔元件的结构简单,由霍尔片、四根引线和壳体组成,如图1-3所示。

图1-3 霍尔元件讲解霍尔效应基本原理,及霍尔电动势。

3.霍尔原件的性能参数1)额定激励电流2)灵敏度KH3)输入电阻和输出电阻4)不等位电动势和不等位电阻5)寄生直流电动势6)霍尔电动势温度系数4.霍尔开关霍尔开关是在霍尔效应原理的基础上,利用集成封装和组装工艺制作而成,可把磁输入信号转换成实际应用中的电信号,同时具备工业场合实际应用易操作和可靠性的要求。

图1-6霍尔开关5.霍尔传感器的应用1)霍尔式位移传感器霍尔元件具有结构简单、体积小、动态特性好和寿命长的优点,它不仅用于磁感应强度、有功功率及电能参数的测量,也在位移测量中得到广泛应用。

图1-7 霍尔式位移传感器的工作原理图2)霍尔式转速传感器图1-8 所示的是几种不同结构的霍尔式转速传感器。

图1-8 几种霍尔式转速传感器的结构3)霍尔计数装置图1-9 所示的是对钢球进行计数的工作示意图和电路图。

当钢球通过霍尔开关传感器时,传感器可输出峰值20 mV 的脉冲电压,该电压经运算放大器(μA741)放大后,驱动半导了解霍尔传感器的应用。

实验11(光栅位移传感器)实验报告

实验11(光栅位移传感器)实验报告

实验十一光栅位移传感器性能实验
一、实验目的
了解光栅传感器基本原理及其应用
二、实验原理
光栅传感器的基本元件是主光栅和指示光栅,他们是在一块长条形的光学玻璃板上,均匀地刻上许多明暗相同、宽度相等的刻线。

光栅传感器中一般在10-100 线/毫米。

当指示光栅置于主光栅上面,并且使指示光栅和主光栅的刻线之间有一很小的偏角θ。

在光线照过光栅时,由于遮光效应,在指示光栅上就会产生若干条明暗的条纹。

这些条纹称之为莫尔条纹。

当主光栅和指示光栅在左右方向做相对移动时,莫尔条纹也相应地等量作上下移动,通过光敏元件测量莫尔条纹的移动数量,就能测量指示光栅的微小移动量。

为了提高光栅传感器的分辨率,通常对光栅传感器输出方波进行四倍频细分,使光栅计数分辨率提高四倍。

本实验用传感器的显示分辨率为0.005mm(5um)。

本实验附上光栅和指示光栅各一块可以进行莫尔条纹演示。

三、实验器械
光栅传感器位移演示装置、光栅传感器实验模板、主光栅和指示光栅各一块(玻璃片)四、实验接线图
五、实验数据记录和数据处理
实验数据如下:
实验数据拟合图像如下。

数控机床的安装调试与验收教案

数控机床的安装调试与验收教案

数控机床的安装调试与验收教案第一篇:数控机床的安装调试与验收教案【课题编号】—项目五【课题名称】数控机床的安装调试与验收【教学目标与要求】一、知识目标1.了解数控机床安装的前期准备工作和正确安装知识。

2.了解数控机床调试流程及调试项目,和有关检测仪器的使用方法。

3.了解数控机床验收流程及验收项目。

二、能力目标1.能按机床说明书要求,熟悉正确安装数控机床的流程,并能用必要的仪器检测调试项目。

2.能够按调试项目验收并修整数控机床,达到安装的精度要求。

三、素质目标1.了解正确安装数控机床对提高机床使用精度的影响,重视数控机床的安装与调试工作。

2.了解数控机床的调试项目和使用的仪器、设备,以及调试流程。

四、教学要求1.了解数控机床安装的准备工作内容和安装环境要求。

2.了解数控机床的安装过程、调试项目和调试流程。

3.通过检测项目所达到的精度要求,能够判断机床安装能否达到使用的合格要求。

【教学重点】1.数控机床的调试项目和调试流程。

2.检测调试项目的精度及修正。

【难点分析】对调试的项目做修整,达到说明书的精度要求。

【分析学生】安装调试机床是一件非常重要的工作,数控机床在生产时已经达到了各项精度指标,但是如果得不到正确的安装,将可能达不到机床出厂前的精度要求,导致机床不能正常的工作,或缩短机床的使用寿命,所以要十分重视数控机床的安装和调试工作。

验收数控机床时,要严格按调试项目逐一检测,不要嫌麻烦。

验收机床的责任重大。

【教学思路设计】用多媒体教学资源演示数控机床检测项目和使用的仪器设备,或到现场示范教学。

【教学安排】8学时【教学过程】一、安装数控机床前期准备工作1.选择场地检查设备安装场地是否具备数控机床工作的基本条件,包括:电源、温度、湿度、光线、振动、信号干扰等。

2.开箱检查数控机床注意开箱时需要有相关人员到场后才可打开包装,应由卖方工厂人员开箱,保证设备合格。

注意检查:合格证、出厂进度检测证明、说明书、图样资料、附件和检查机器外形。

传感器及检测技术教学设计4位移检测

传感器及检测技术教学设计4位移检测

项目三位移检测教学目的:1、能认识、了解检测位移量的传感器器件,了解它们的主要特点和性能。

2、能了解绝对式和增量式光电编码器的基本知识。

3、会用光电编码器测量位移。

4、能了解光栅传感器的组成和结构。

5、能理解莫尔条纹测量位移的原理。

6、能了解磁栅传感器的组成和特点。

了解磁栅、磁头的结构和工作原理。

7、能理解自感式电感传感器和差动变压器的工作原理、测量电路及应用电路。

课型:新授课课时:3个任务,安排6个课时。

教学重点:认识光电编码器和码盘的外形,增量式编码器的结构和组成,增量式编码器的工作原理;绝对式编码器的结构和工作原理;光栅传感器的外形与结构;莫尔条纹的形成及特性;光栅传感器的组成;磁栅传感器的外形;磁栅传感器的组成和测量原理。

教学难点:增量式编码器的结构和组成;绝对式编码器的结构和工作原理;莫尔条纹的形成及特性;光栅传感器的组成;光栅传感器的测量电路;磁栅传感器的组成和测量原理;自感式电感传感器;互感式电感传感器;差动变压器的工作原理;零点残余电压产生的原因和消除;差动变压器的测量电路。

教学过程:1.教学形式:讲授课,教学组织采用课堂整体讲授和分组演示。

2.教学媒体:采用启发式教学、案例教学等教学方法。

教学手段采用多媒体课件、视频等媒体技术。

作业处理:完成项目后的思考题。

板书设计:基本知识汇总任务一数控机床的位移检测(光电编码器)数控机床是机电一体化的典型产品,它是机、电、气、液、光等多学科的综合,技术涉及机械制造、传感器、信息处理、计算机、自动控制、伺服驱动等多个领域。

其中传感器在数控机床中具有重要地位,它监视和测量着数控机床工作过程的每一步。

数控机床中很重要的一个指标是进给运动的位置定位和重复定位误差。

要提高位置控制精度就必须采用高精度的位移检测装置。

位移检测的对象有工作台的直线位移及回转工作台的角位移等,与此相对应有直线式和旋转式检测装置。

光电编码器可直接用于旋转式测角位移和通过角位移与直线位移之间的线性关系间接测出工作台的直线位移。

传感器与检测技术项目式教程项目10光纤位移传感器的安装与调试

传感器与检测技术项目式教程项目10光纤位移传感器的安装与调试

(五)反射式光纤位移传感器结构及其工作
原理
• 反射式光纤位移传感器结构示意图如图10-3(a)所示 • 由光源发出的光经发射光纤束传输人射到被测目标表面, 目标表面的反射光由与发射光纤束扎在一起的接收光纤束 传输至光敏元件。根据被测目标表面光反射至接收光纤束 的光强度的变化来测量被测表面距离的变化。
• 其工作原理如图10-3(b)所示。 • 当光纤探头端部紧贴被测件时,发射光纤中的光不能反射 到接收光纤中去,接收光纤中无光信号;当被测表面逐渐 远离光纤探头时,发射光纤照亮被测表面的面积越来越大, 于是相应的发射光锥和接收光锥重合面积越来越大,因而 接收光纤端面上被照亮的B2区也越来越大,有一个线性增 长的输出信号;当整个接收光纤被全部照亮时,输出信号 就达到了位移一输出信号曲线上的“光峰点” 。
• • • •
知识和能力目标; 了解光纤的基本结构和传输原理。 掌握反射式光纤位移传感器工作原理。 能正确安装、调试反射式光纤位移传感器。
知识准备
• 一、光纤传感器的结构和原理
• (一)光纤传感器的特点 • 光纤传感器与传统的各类传感器相比有一系列优点,如不 受电磁干扰、体积小、重量轻、可挠曲、灵敏度高、耐腐 蚀、电绝缘、防爆性好、易与微机连接、便于遥测等。它 能用于温度、压力、应变、位移、速度、加速度、磁、电、 声和pH值等各种物理量的测量,具有极为广泛的应用前 景。
• 实训步骤: • 1.根据图10-6安装光纤位移传感器,光纤传感器有分叉的 两束插入实验板上的光电变换座孔上。其内部已和发光管 D及光电转换管T相接。
• 2.将光纤实验模块输出端Vo1与数显单元(电压档位打在 20V)相连,见图10-7。
• 3.调节测微头,使探头与反射平板轻微接触。 • 4.实训模块接入±15V电源,合上主控箱电源开关,调节 Rw1到中间位置,调Rw2使数显表显示为零。 • 5.旋转测微头,被测体离开探头,每隔0.1mm(0.2mm) 或读出数显表值,将其填入表10-1。

传感器与检测技术项目式教程项目15数控机床光栅位移传感器的安装与调试

传感器与检测技术项目式教程项目15数控机床光栅位移传感器的安装与调试

• 2.带判位光电装置的二进制循环码盘 • 这种码盘是在四位二进制循环码盘的最外圈再增加一圈信 号位。图15-13所示就是带判位光电装置的二进制循环码 盘。该码盘最外圈上的信号位的位置正好与状态交线错开, 只有当信号位处的光电元件有信号时才读数,这样就不会 产生非单值性误差。
• (二)增量式编码器 • 1.增量式光电编码器的结构
kU m sin( t )
• 当反向运动时,定尺输出的总感应电动势为 • e kU m sin( t ) (15-6)
• ②鉴幅型—根据感应电动势的幅值来鉴别位移量
它们分别在定尺绕组上感应出的电动势为
定尺绕组总的感应电动势为
• (二)旋转式感应同步器(圆感应同步器)
图15-15增量式编码器工作原理
图15-16光电编码器的输出波形
• 3.旋转方向的判别
三、感应同步器
• (一)直线式感应同步器的结构和工作原理 • 1载流线圈所产生的磁场
• 2直线式感应同步器的基本结构
(c)定尺绕组
(d)滑尺绕组
• 3线式感应同步器的工作原理

4直线感应同步器输出信号的检测
• 1.实训目标 • 通过本实训要求学生能正确选用光栅位移传感器;能进行 光栅位移传感器的安装;能调试光栅位移传感器的应用电 路、进行简单的故障处理。熟悉光栅位移传感器应用电路 的组成、实现方法,会分析简单的故障。 • 2.实训分析 • 光栅式位移传感器具有测量精度高、测量范围大、信号抗 干扰能力强等优点,在对传统机床进行数字化改造及现代 数控机床中,得到广泛的应用,如图15-28所示。
• (2)主尺安装 • 将光栅主尺用M4螺钉上在机床安装的工作台安装面上, 但不要上紧,把千分表固定在床身上,移动工作台(主尺 与工作台同时移动)。用千分表测量主尺平面与机床导轨 运动方向的平行度,调整主尺M4螺钉位置,使主尺平行 度满足0.1mm/1000mm以内时,把M2螺钉彻底上紧。

《数控机床传感器系统装调与维修一体化教程》教案模块一

《数控机床传感器系统装调与维修一体化教程》教案模块一

《数控机床传感器系统装调与维修一体化教程》教案模块一数控机床传感器系统装调与维修一体化教程教案模块一本教案旨在介绍数控机床传感器系统的装调与维修,帮助学生掌握相关的技能和知识。

1. 课程目标通过本教案的研究,学生将能够:- 理解数控机床传感器系统的基本原理和组成结构;- 掌握数控机床传感器系统的装调方法;- 学会排查和修复数控机床传感器系统故障。

2. 研究内容本教案的研究内容包括以下几个方面:- 数控机床传感器系统的概述;- 传感器的种类和工作原理;- 传感器信号的处理与转换;- 传感器系统的装调步骤;- 传感器系统的故障排查和维修方法。

3. 研究方法学生将采用以下研究方法进行研究:- 理论研究:通过阅读教材和相关资料,了解数控机床传感器系统的基本原理和装调方法;- 实践操作:通过模拟实验和实际操作,掌握传感器系统的装配、调试和故障排查技巧;- 案例分析:通过分析实际案例,找出故障原因并提出解决方案。

4. 教学评估为了评估学生在本教案中的研究成果,将采用以下方式进行评估:- 课堂小测:通过课堂小测测试学生对数控机床传感器系统的理解程度;- 实践操作评估:通过学生的实际操作和排查故障的能力评估研究成果;- 期末考试:进行全面的理论和实践考核,评估学生对数控机床传感器系统的掌握程度。

5. 教学资源为了支持本教案的实施,我们将提供以下教学资源:- 教材和参考书籍:提供相关的教材和参考书籍,供学生研究和参考;- 实验设备:提供模拟实验设备和数控机床传感器系统的实际操作平台;- 教学视频:录制相关教学视频,帮助学生理解和掌握装调和维修技巧。

6. 教学步骤本教案的教学步骤如下:- 第一步:介绍数控机床传感器系统的概述和基本原理;- 第二步:讲解不同种类传感器的工作原理和应用场景;- 第三步:介绍传感器信号的处理与转换方法;- 第四步:详细讲解传感器系统的装调步骤和技巧;- 第五步:介绍传感器系统常见故障的排查和维修方法;- 第六步:进行实践操作和案例分析,巩固所学知识和技能;- 第七步:进行教学评估,检测学生的研究成果。

高中物理 项目训练4 光栅传感器的安装调试

高中物理 项目训练4 光栅传感器的安装调试

案例四光栅传感器的安装调试
1.项目训练目的
掌握光栅传感器的安装调试方法。

2.项目训练设备
光栅传感器。

3.项目训练内容
先熟悉光栅传感器使用说明书。

(1)一般将主光栅尺安装在机床或设备的运动部件上,而读数装置则安装在固定部件上。

反之亦可,但对读数装置的引出电缆要采取固定保护措施。

(2)安装时还要考虑到切屑、切削冷却液的溅落方向,以防止它们侵入光栅内部。

(3)光栅传感器不能直接固定在粗糙不平或涂漆的床身或机身上。

安装基面的直线误差要小于或等于0.1mm /m,表面粗糙度R a≤6.3μm,与机床相应导轨的平行度误差在全长范围内小于或等于0.1mm,如果达不到此要求,则要制作专门的光栅尺座和一个与光栅尺基座等高的读数头基座进行安装。

(4)在安装读数头时,应保证与尺身间隙为(1.5 ±0.3)mm,并使读数装置中的指示箭头对准行程中点。

(5)应在电源0FF状态下进行电线连接。

(6)在调试时要检查光栅尺的回零误差,一般要求不大于一个脉冲当量。

(7)选择与机床材料膨胀系数接近的光栅。

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《传感器技术与应用》教学课件6-6 光栅传感器用于数控机床的位移检测

《传感器技术与应用》教学课件6-6 光栅传感器用于数控机床的位移检测

光栅传感器用于数控机床的位移检测
光栅传感器测量位移的原理
传 感 器 技 术 与 应 用
将长度与测量范围一致的主光栅固定在运动零件上, 随零件一起运动,短的指示光栅与光电元件固定不动。如 下图所示。当两块光栅相对移动时,可以观测到莫尔条纹 的光强的变化。设初始位置为接收亮带信号,随着光栅的 移动,光强的变化由亮进入半亮半暗,全暗,半暗半亮, 全亮,光栅移动了一个栅距,莫尔条纹也经历了一个周期, 移动了一个条纹间距。光强的变化需要通过光电转换电路 转换为输出电压的变化,输出电压的变化曲线近似为正弦
术 3.标尺光栅固定在机床的工作台上,随机床的走刀而动,它的有效 与 长度即为测量范围。如长度超过1.5米,需在标尺中部设置支撑。
应 4.读数头固定在机床上,安装在标尺光栅的下方,与标尺光栅的间 用 隙控制在1~1.5毫米以内,并尽可能避开切屑和油液的溅落。
5.在机床导轨上要安装限位装置,以防机床工作时标尺撞到读数头。
光栅传感器用于数控机床的位移检测
检查与评价
传 感 1.在使用环境有油污、铁屑等情况时,建议采用防护罩,防护罩应 器 将主尺全部防护。 技 2.应关闭电源后,插拔光栅传感器的电源。 术 与 3.经常检查安装螺钉是否松动。 应 4.及时清理溅落在光栅传感器表面上的切屑和油液,尽可能外加保 用 护罩,定期清洗光栅表面。
由于细分后计数脉冲频率提高了,因此细分又称为倍频。
常用的细分方法是直接细分,细分数为4,故又称四倍 频细分。
光栅传感器用于数控机床的位移检测

感 器
决策与计划

数控机床的线位移检测,根据光栅传
术 感器的相关知识,可选用直线光栅位移传
与 感器。


光栅传感器用于数控机床的位移检测
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• (三)光栅式传感器的测量电路 • 1光电转换
图15-7 光栅读数头结构示意图 1—光源 2—透镜 3—主光栅 4—指示光栅 5—光电元件
图15-8 光电元件输出波形
2辨向原理
(a) 辨向电路
(b) 正向运动的波形图 (c) 反向运动的波形图 图15-9 辨向逻辑电路原理图
3细分技术
• 由前面分析可知当两光栅相对移动一个栅距W,莫尔条纹 移动一个间距B,光电元件输出变化一个电周期2π,经信 号转换电路输出一个脉冲,若按此进行计数,则它的分辨 力为一个光栅栅距W。为了提高分辨力,可以采用增加刻 线密度的方法来减少栅距,但这种方法受到制造工艺或成 本的限制。另一种方法是采用细分技术,可以在不增加刻 线数的情况下提高光栅的分辨力,在光栅每移动一个栅距, 莫尔条纹变化一周时,不只输出一个脉冲,而是输出均匀 分布的n个脉冲,从而使分辨力提高到W/n。由于细分后 计数脉冲的频率提高了,因此细分又叫倍频。
• (2)平均效应 莫尔条纹由大量的光栅栅线共同形成,所以 对光栅栅线的刻划误差有平均作用。通过莫尔条纹所获得 的精度可以比光栅本身栅线的刻划精度还要高。
• (3)运动方向 当两光栅沿与栅线垂直的方向作相对运动时, 莫尔条纹则沿光栅刻线方向移动(两者运动方向垂直); 光栅反向移动,莫尔条纹亦反向移动。 • (4)对应关系 两块光栅沿栅线垂直方向作相对移动时,莫 尔条纹的亮带与暗带将顺序自上而下不断掠过光敏元件。 光敏元件接受到的光强变化近似于正弦波变化。光栅移动 一个栅距W,光强变化一个周期,如图15-6所示。
• 细分的方法有很多种,常用的细分方法是直接细分,细分 数为4,所以又称四倍频细分。实现的方法有两种:一种 是在莫尔条纹宽度内依次放置四个光电元件采集不同相位 的信号,从而获得相位依次相差90o的四个正弦信号,再 通过细分电路,分别输出四个脉冲。另一种方法是采用在 相距B/4的位置上,放置两个光电元件,首先得到相位差 90o的两路正弦信号s和c,然后将此两路信号送入图15-10 (a)所示的细分辨向电路。这两路信号经过放大器放大, 再由整形电路整形为两路方波信号。并把这两路信号各反 向一次,就可以得到四路相位依次为90o、180o、270o、 360o方波信号,它们经过RC微分电路,就可以得到四个 尖脉冲信号。
(a) 逻辑电路
(b) 波形(正向运动) 图15-10 四倍频细分原理
二、光电数字编码器 • (一)绝对式编码器
• 绝对式编码器是把被测转角通过读取码盘上的图案信息直 接转换成相应代码的检测元件。编码盘有光电式、接触式 和电磁式三种。光电式码盘是目前应用较多的一种 。它 是在透明材料的圆盘上精确地印制上二进制编码。图1511所示为四位二进制的码盘,
图15-11四位二进制的码盘
图15-12四位二进制循环码盘
• 为了消除非单值性误差,可采用以下的方法。 • 1.循环码盘(或称格雷码盘) • 循环码习惯上又称格雷码,它也是一种二进制编码,只有 “0”和“1”两个数。图15-12所示为四位二进制循环码。 这种编码的特点是任意相邻的两个代码间只有一位代码有 变化,即“0”变为“1”或“1”变为“0”。
(a) 光栅尺实物图
(b) 光栅尺结构示意图
(c) 光栅放大图
(a) 对称形
(b) 非对称形
(a) 圆光栅实物图
(b) 径向光栅
(c) 切向光栅
• (二) 光栅的工作原理 • 1 莫尔条纹
W' W 2 B tg 2
图15-5 光栅与莫尔条纹示意图(θ≠0)
2莫尔条纹的特点 • (1)放大作用 由式15-1可知,θ越小,B越大,这相当于把 栅距W放大大了1/θ倍。例如θ=0.1°,则1/θ≈573,即莫 尔条纹宽度B是栅距W的573倍,相当于把栅距放大了573 倍
• • • •
知识和能力目标; 熟悉常用的数字式传感器基本结构。 了解数字式传感器的基本工作原理。 掌握数字式传感器的特性,正确选用、安装、调试、操作 和维护数字式传感器。
知识准备
一、栅式数字传感器
• (一)光栅的类型和结构 • 光栅主要由光栅尺(光栅副)和光栅读数头两部分构成。 光栅尺包括主光栅(标尺光栅)和指示光栅,主光栅和指 示光栅的栅线的刻线宽度和间距完全一样。将指示光栅与 主光栅重叠在一起,两者之间保持很小的间隙。主光栅和 指示光栅中一个固定不动,另一个安装在运动部件 上, 两者之间可以形成相对运动;光栅读数头包括光源、透镜、 指示光栅、光电接收元件、驱动电路等。
项目15 数控机床光栅位移传感器的安 装与调试

• 本项目要求在机床上安装和调试光栅位移传感器。 • 光栅位移传感器以其优越的性能,目前已经得到了较为广 泛的应用。它不仅完善了加工精度,更重要的是提高了加 工的工作效率。现在我国加工业、制造业越来越成熟,当 对加工的精度要求越来越高的时候,例如在铣床、磨床、 车床、线切割、电火花等机床上都可以安装光栅尺来解决。 光栅位移传感器对工作环境的要求相对来说不是很苛刻, 对操作者来说也非常简单、方便。
• 2.带判位光电装置的二进制循环码盘 • 这种码盘是在四位二进制循环码盘的最外圈再增加一圈信 号位。图15-13所示就是带判位光电装置的二进制循环码 盘。该码盘最外圈上的信号位的位置正好与状态交线错开, 只有当信号位处的光电元件有信号时才读数,这样就不会 产生非单值性误差。
• (二)增量式编码器 • 1.增量式光电编码器的结构
• (5)莫尔条纹移过的条纹数等于光栅移过的栅线数 例如采 用100线/mm光栅时,若光栅移动了xmm(即移过了100x 条光栅栅线),则从光电元件前掠过的莫尔条纹数也为 100x条。由于莫尔条纹间距比栅距宽得多,所以能够被光 敏元件识别。将此莫尔条纹产生的电脉冲信号计数,就可 知道移动的实际位移。
• 2.增量式编码器的工作原理 • 增量式编码器的工作原理如图15-15所示。它由主码盘、 鉴向盘、光学系统和光电变换器组成。在图形的主码盘 (光电盘)周边上刻有节距相等的辐射状窄缝,形成均匀 分布的透明区和不透明区。鉴向盘与主码盘平行,并刻有 a、b两组透明检测窄缝,它们彼此错开1/4节距,以使A、 B两个光电变换器的输出信号在相位上相差90°。
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