码盘及光栅
电机码盘原理
电机码盘原理
电机码盘原理是指利用码盘（也称为旋转编码器）来测量电机的转速和位置的一种方法。
码盘通常由一个固定的光电面和一个附着在旋转轴上的透明码片组成。
当码盘转动时，光电面上的光电元件会感应到透明码片上的光栅，进而产生相应的电信号。
码盘通常包含两个光电元件，分别对应两个输出信号通道。
这两个通道的相位差相差90度，可用于测量方向和速度。
当透明码片旋转时，两个通道的输出电平会随之变化。
测量这些变化可以确定转子的位置和转速。
常见的码盘类型包括光电式、磁性和光电磁混合式码盘。
光电式码盘通过透明码片上的光栅与光电元件之间的光栅刻痕进行测量。
磁性码盘则利用在透明码片上附着的磁性材料和磁传感器进行测量。
光电磁混合式码盘则结合了光电和磁传感器的优点，提供更高的分辨率和精度。
通过对码盘的信号进行分析处理，可以得到电机的转速和位置信息。
这些信息可以用于电机控制系统，实现精确的速度和位置控制。
电机码盘原理的应用非常广泛，例如机床、机器人、自动化生产线等领域。
光栅、编码器基本知识
光栅、编码器基本知识位置检测装置作为数控机床的重要组成部分，其作用就是检测位移量，并发出反馈信号与数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件使其向着消除偏差的方向运动，直至偏差等于零为止。
为了提高数控机床的加工精度，必须提高检测元件和检测系统的精度。
其中以编码器，光栅尺，旋转变压器，测速发电机等比较普遍，下面主要对光栅和编码器进行说明。
光栅,现代光栅测量技术简要介绍：将光源、两块长光栅（动尺和定尺）、光电检测器件等组合在一起构成的光栅传感器通常称为光栅尺。
光栅尺输出的是电信号，动尺移动一个栅距，输出电信号便变化一个周期，它是通过对信号变化周期的测量来测出动就与定就职相对位移。
目前使用的光栅尺的输出信号一般有两种形式，一是相位角相差90度的2路方波信号，二是相位依次相差90度的4路正弦信号。
这些信号的空间位置周期为W。
下面针对输出方波信号的光栅尺进行了讨论，而对于输出正弦波信号的光栅尺，经过整形可变为方波信号输出。
输出方波的光栅尺有A相、B 相和Z相三个电信号，A相信号为主信号，B相为副信号，两个信号周期相同，均为W，相位差90o。
Z信号可以作为较准信号以消除累积误差。
一、栅式测量系统简述从上个世纪50年代到70年代栅式测量系统从感应同步器发展到光栅、磁栅、容栅和球栅，这5种测量系统都是将一个栅距周期内的绝对式测量和周期外的增量式测量结合了起来，测量单位不是像激光一样的是光波波长，而是通用的米制（或英制）标尺。
它们有各自的优势，相互补充，在竞争中都得到了发展。
由于光栅测量系统的综合技术性能优于其他4种，而且制造费用又比感应同步器、磁栅、球栅低，因此光栅发展得最快，技术性能最高，市场占有率最高，产业最大。
光栅在栅式测量系统中的占有率已超过80%，光栅长度测量系统的分辨力已覆盖微米级、亚微米级和纳米级，测量速度从60m/min，到480m/min。
测量长度从1m、3m 达到30m和100m。
旋转编码器工作方式图解
旋转编码器旋转编码器是由光栅盘（又叫分度码盘）和光电检测装置（又叫接收器）组成。
光栅盘是在一定直径的圆板上等分地开通若干个长方形孔。
由于光栅盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，发光二极管垂直照射光栅盘，把光栅盘图像投射到由光敏元件构成的光电检测装置（接收器）上，光栅盘转动所产生的光变化经转换后以相应的脉冲信号的变化输出。
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料等。
玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高。
金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性也比玻璃的差一个数量级。
塑料码盘成本低廉，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
编码器以信号原理来分，有增量式编码器（SPC）和绝对式编码器（APC），顾名思义，绝对式编码器可以记录编码器在一个绝对坐标系上的位置，而增量式编码器可以输出编码器从预定义的起始位置发生的增量变化。
增量式编码器需要使用额外的电子设备（通常是PLC、计数器或变频器）以进行脉冲计数，并将脉冲数据转换为速度或运动数据，而绝对式编码器可产生能够识别绝对位置的数字信号。
综上所述，增量式编码器通常更适用于低性能的简单应用，而绝对式编码器则是更为复杂的关键应用的最佳选择--这些应用具有更高的速度和位置控制要求。
输出类型取决于具体应用。
一：增量式旋转编码器工作原理增量式旋转编码器通过两个光敏接收管来转化角度码盘的时序和相位关系，得到角度码盘角度位移量的增加（正方向）或减少（负方向）。
增量式旋转编码器的工作原理如下图所示。
图中A、B两点的间距为S2，分别对应两个光敏接收管，角度码盘的光栅间距分别为S0和S1。
当角度码盘匀速转动时，可知输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值相同，同理，当角度码盘变速转动时，输出波形图中的S0：S1：S2比值与实际图的S0：S1：S2比值仍相同。
通过输出波形图可知每个运动周期的时序为：我们把当前的A、B输出值保存起来，与下一个到来的A、B输出值做比较，就可以得出角度码盘转动的方向，如果光栅格S0等于S1时，也就是S0和S1弧度夹角相同，且S2等于S0的1/2，那么可得到此次角度码盘运动位移角度为S0弧度夹角的1/2，再除以所用的时间，就得到此次角度码盘运动的角速度。
编码器基础知识(从零开始了解编码器)
编码器选型必须了解的五个参数
脉冲数（每转输出脉冲数 P / R）；信号输出形式（信号路数及信号输出形式）；电源电压（5～
12V 为低电压，12～24 为高电压）；轴径（mm）；外型尺寸（mm）。例：用户要求订购 100
脉冲、三路信号长线驱动器输出、电压 5V、轴径 6mm、外形尺寸 38mm 的，则我们编码器
编码器基础知识整理
weenjoy123
mzzh163@
都有明确说明。 实心轴编码器安装 如果编码器轴和设备轴之间采用刚性连接，在安装过程中两者之间有任何偏移，都会有很高 的负载作用在编码器轴上。为了避免产生超额的负载，在轴之间推荐采用柔性联轴器连接， 联轴器可以消除轴间偏移量，消除震动和轴向的位移。 空心轴编码器安装 在大部分情况下，编码器都直接与机器轴采用刚性连接，在这种 情况下编码器外壳不能和机器刚性连接，为保证编码器外壳不随 轴而旋转，采用弹性支架或定位销连接，这样既能固定编码器又 可以削减机器的震动。 机械安装保护措施 按CE设备制造要求，编码器安装完成后所有的旋转部件，比如： 轴，联轴器，测量轮和支架等都必须加以防护以防以外碰触。 ·
编码器的主要应用场合： 数控机床及机械附件 机器人、自动装配机、自动生产线。 电梯、纺织机械、缝制机械、包装机械（定长）、印刷机械（同步）、木工机械、塑料机械（定 数）、橡塑机械。 制图仪、测角仪、疗养器 雷达等。 应用场合 测速度用常用增量型编码器，可无限累加测量；测位置用绝对型编码器，位置唯一性（单圈 或多圈）， 信号类型： 1、A/B/Z 型 2、RS422 差分 3、SSI（格雷码） 信号有正弦波的，有方波的。
编码器基础知识整理
weenjoy123
mzzh163@
编码器是通过把机械角度物理量的变化转变成电信号的一种装置；在传感器的分类中，他归 属于角位移传感器。 根据编码器的这一特性，编码器主要用于测量转动物体的角位移量，角速度，角加速度，通 过编码器把这些物理量转变成电信号输出给控制系统或仪表，控制系统或仪表根据这些量来 控制驱动装置。 基本原理 构造 编码器主要是由码盘(圆光栅、指示光栅)、机体、发光器件、感光器件等部件组成。 （1） 圆光栅是由涂膜在透明材料或刻画在金属材料上的成放射状的明暗相间的条纹组成的。 一个相邻条纹间距称为一个栅节,光栅整周栅节数就是编码器的脉冲数(分辨率)。 （2） 指示光栅是一片固定不动的,但窗口条纹刻线同圆光栅条纹刻线完全相同的光栅片。 （3）机体是装配圆光栅,指示光栅等部件的载体。 （4）发光器件一般是红外发光管。 （5）感光器件是高频光敏元件;一般有硅光电池和光敏三极管。 工作原理 由圆光栅和指示光栅组成一对扫描系统,在扫描系统的一侧投射一束红外光,在扫描系统的 另一侧的感光器件就可以收到扫描光信号;当圆光栅转动时,感光器件接收到的扫描光信号 会发生变化,感光器件可以把光信号转变成电信号并输出给控制系统或仪表。 一般编码器的输出信号为两列成 90 度相位差的 Sin 信号和 Cos 信号(这是由指示光栅的窗口 条纹刻线保证的);这些信号的周期等于圆光栅转过一个栅节(P)的移动时间,对 Sin 信号和 Cos 信号进行放大及整形就可输出方波脉冲信号。 编码器的应用场合十分的广泛，在此列举几个简单事例： （1）数控机床对加工工件自动检测就是通过编码器来进行检测的：数控机床刀架的对零校 准也是通过编码器来实施的。 （2）编码器在 PLC 上的应用：一般 PLC 上都有高速信号输入口，编码器可以作为高速信号 输入元件，使 PLC 更加迅速和精准地实施闭环控制。而在变频器上其一般接变频器的 PG 卡 上。 （3）编码器用在电梯上，用于测量电梯的升降速度和位置。 光电编码器分类 按测量方式分类：旋转编码器和直尺编码器 按编码方式分类：绝对式编码器，增量式编码器和混合式编码器 旋转式编码器分类 接触式编码器（机械原理） 光电式编码器（光电原理）：增量式和绝对式编码器 电磁式编码器（磁力原理）
码盘的应用与原理
码盘的应用与原理什么是码盘？码盘是一种常见的输入设备，也被称为旋转编码器或转动编码器。
它通常由一个可旋转的圆盘和一个固定的编码器组成。
码盘通过旋转圆盘来进行数据输入，并将旋转的动作转换为数字信号。
码盘广泛应用于工业控制、仪器仪表、机器人、车载导航等领域。
码盘的原理码盘的原理基于光电转换和旋转编码器的工作原理。
光电转换原理码盘上的圆盘上通常有一个或多个刻有光透光和阻光部分的光栅。
当光照射到圆盘上时，经过光栅的光透过部分光电转换装置可以接收到，并产生一个电信号输出。
根据光电转换的原理，光透过部分的电信号强，而阻光部分的电信号弱。
通过测量电信号的变化，可以判断光电转换的位置。
旋转编码器原理旋转编码器通常由两个编码器组成，一个主编码器和一个次编码器。
主编码器是用来检测圆盘的旋转方向和速度的。
它产生的信号通常被称为A相和B相信号。
当圆盘旋转时，A相和B相信号的相位差可以用来判断旋转的方向，前进或后退。
次编码器则用来检测圆盘的位置。
它通常由多个光电开关或光耦组成。
通过检测光电开关的亮灭变化，可以确定圆盘所处的具体位置。
这些开关就好像在圆盘上刻上了数字，每个数字代表一个特定的位置。
码盘的应用码盘广泛应用于各种领域和行业，以下是一些常见的应用场景：1.工业控制：码盘可以被用来测量旋转设备的位置和速度，从而实现精确的控制。
2.仪器仪表：码盘可以被用来测量物体的旋转角度或线性位移，从而提供准确的测量结果。
3.机器人：码盘可以被用来控制机器人的运动，实现精确的定位和轨迹控制。
4.车载导航：码盘可以被用来检测车辆的转向角度和行驶速度，从而实现车辆导航和驾驶辅助。
5.音频设备：码盘可以被用来调节音频设备的音量、平衡和音调等参数。
码盘的特点码盘具有以下特点：1.高精度：码盘能够提供高精度的位置检测和测量结果，可以达到亚毫米级别的精度。
2.高可靠性：码盘的光电转换和编码器原理使其具有高可靠性和稳定性，能够在复杂的环境下正常工作。
《数控机床结构原理与应用》第2章 数控机床检测装置
2.1 概述
数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转型两种。 直线型测量工作台的直线位移。其测量精度主要取决于测量 元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转型测量与工作 台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。 其测量精度取决于测量元件和机床传动链两者的精度。
上一页 下一页 返回
2.2 编码器（码盘）
绝对式光电编码器转过的圈数则由RAM保存，断电后由后备 电池供电，保证机床的位置即使断电或断电后又移动过也能 够正确的记录下来。因此采用绝对式光电编码器进给电动机 的数控系统只要出厂时建立过机床坐标系，则以后就不用再 做回参考点的操作，而保证机床坐标系一直有效。绝对式光 电编码器与进给驱动装置或数控装置通常采用通讯的方式， 反馈位置信息。
1．增量式测量与绝对式测量 按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。 （1）增量式测量 增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单
位长度单位，测量装置便发出一个测量信号，此信号通常是 脉冲形式。
上一页 下一页 返回
2.1 概述
其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中 点均可作为测量起点，其缺点是一旦计数有误，此后结果全 错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型 的增量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。
上一页 下一页 返回
2.1 概述
3．数字式测量与模拟式测量 （1）数字式测量 数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测
量装置简单，信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲 个数，便于显示处理；测量精度取决于测量单位，与量程基 本无关。典型的数字式测量装置有光电编码器、接触式编码 器和光栅。 （2）模拟式测量 模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、 相位变化来表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术 上有较高的要求，数控机床中模拟式测量主要用于小量程测 量且实现高精度测量。其特点是直接对被测量进行检测，无 需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直接检测 和间接检测。典型的模拟式测量装置有旋转变压器、感应同 步器和磁栅。
磁栅尺和传统的光栅尺的区别是什么？
磁栅尺和传统的光栅尺的区别是什么？
磁栅尺和传统的光栅尺有什么不⼀样的地⽅
光栅尺是由⼀个中⼼有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取并获得信号的⼀类传感器，主要⽤来测量位移或⾓度。
传统的光栅尺码盘的材料有玻璃、⾦属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性及精度可以达到普通标准、⼀般要求，但容易碎。
⾦属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于⾦属有⼀定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要⽐玻璃码盘差⼀个数量级。
塑料码盘是经济型的，其成本低，精度和耐⾼温达不到⾼要求。
⽽磁栅尺采⽤磁电式设计，通过磁感应器件、利⽤磁场的变化来产⽣和提供转⼦的绝对位置，利⽤磁器件代替了传统的码盘，弥补了光电编码器的这⼀些缺陷，更具抗震、耐腐蚀、耐污染、性能可靠⾼、结构更简单。
光栅尺是通过在码盘上刻线来计算精度，所以精度越⾼，码盘就会越⼤，编码器体积越⼤，并且精度也不是连续的。
磁栅尺则没有这样的限制，可以做到体积很⼩，精度⾼，特别是绝对值编码器要求精度⾼，更适合⽤磁栅尺。
光电码盘测速原理
光电码盘测速原理光电码盘是一种常用的测速装置，它通过利用光电传感器和编码盘的工作原理来实现对物体运动速度的测量。
光电码盘主要由发光二极管、光敏二极管和编码盘三部分组成。
光电传感器是光电码盘的核心部件之一，它包括一个发光二极管和一个光敏二极管。
发光二极管是一种能将电能转换为光能的器件，当通过它加上正向电压时，它会发出一束可见光。
光敏二极管则是一种能将光能转换为电能的器件，当有光照射到它上面时，它会产生一个与光照强度成正比的电流。
编码盘是光电码盘的另一个重要组成部分，它通常是一个圆盘或者环形的光栅板。
光栅板上通常有许多等距的透明窗口和不透明窗口。
当编码盘与光电传感器之间有物体通过时，光电传感器会检测到透明窗口和不透明窗口的变化，并将其转换为电信号输出。
基于光电码盘的测速原理，我们可以通过以下步骤来实现测速：1. 安装光电码盘：将光电码盘安装在需要测速的物体上，例如车辆的车轮或者机械设备的主轴。
2. 连接电路：将光电传感器与电路连接，确保电路正常工作。
一般来说，光电传感器的发光二极管端接在一个恒定电压源上，光敏二极管端接在一个放大电路上。
3. 接收信号：当物体运动时，光电传感器会感知到光栅板的透明窗口和不透明窗口的变化，并将其转换为电信号输出。
4. 信号处理：接收到的电信号会经过放大电路进行处理，以增强信号的强度，然后再经过滤波电路进行滤波，以去除噪声信号。
5. 计算速度：最后，根据接收到的信号的频率和光栅板的结构参数，我们可以通过计算来得到物体的运动速度。
光电码盘的测速精度取决于光栅板上透明窗口和不透明窗口的数量，窗口的宽度以及物体的运动速度。
光电码盘测速原理的优点是测量精度高，响应速度快，适用于各种场合的测速需求。
它广泛应用于工业自动化控制、运动控制、机器人技术、汽车行业等领域。
光电码盘测速原理是基于光电传感器和编码盘的工作原理，通过感知光栅板的透明窗口和不透明窗口的变化来实现对物体运动速度的测量。
增量编码器的工作原理
增量编码器的工作原理
增量编码器是一种用来测量和控制旋转运动的装置。
它通过两组光电检测器和光栅线条来实现。
工作原理如下：当旋转轴转动时，附在旋转轴上的码盘也在随之转动。
这个码盘上刻有一系列的光栅线条，光电检测器则固定在编码器的底座上，放置在光栅线条和光电检测器之间。
光电检测器中的发光二极管将光束聚焦到光栅线条上，光电二极管则用来检测光束反射回来的光的强度。
当码盘转动时，光栅线条的间距也会改变，光栅线条之间的间距与旋转轴的转动角度成正比。
当光栅线条与光电检测器之间的光束发生改变时，光电二极管会感受到光的强度的变化，并将其转换成电信号。
增量编码器通过测量光栅线条的变化来确定旋转轴的转动角度。
具体的测量方式有两种，一种是基于光栅线条的脉冲计数。
每当光栅线条之间的间距发生一次变化时，光电二极管就会产生一个脉冲信号。
通过统计脉冲信号的数量，就可以确定旋转轴转动的角度。
另一种测量方式是基于光栅线条的相位差测量。
增量编码器可同时提供两个方向的信号，通过比较两个方向的信号相位差的大小，就可以确定旋转轴转动的方向和角度。
通过以上的原理，增量编码器可以准确测量和控制旋转运动，并广泛应用于机床、机器人、电动工具等领域。
码盘及光栅
光栅是在玻璃或金属基体上均匀地刻划很多等 节距的线纹而制成的，一般分为物理光栅和计量 光栅两大类。 前者利用衍射现象;后者利用透射和反射现象。
2.3.1 光栅的结构 由主光栅和指示光栅组成。 主光栅或称标尺光栅随运动部件一起移动，要求 与行程等长；指示光栅固定在机床相应部件上。 2.3.2 莫尔条纹的形成 在光源照射下，两块栅距相同、黑白宽度相同的 主光栅和指示光栅平行放置时，将指示光栅在自身 平面内倾斜一很小角度就会形成与光栅刻线几乎垂 直的横向明暗相间的宽条纹，这就是莫尔条纹。 莫尔条纹的特点： 1、放大作用 2、莫尔条纹的移动与栅距的移动成正比
2.2.3 码盘在数控机床中的应用 1、位移测量 内装式码盘：和伺服电机同轴联接，码盘在进 给传动链的前端。 外装式码盘：码盘联接在滚珠丝杠末端，包含 进给传动链的误差，因此比内装式码盘控制精度高。 2、主轴控制 当数控车床主轴安装码盘后，则该主轴具有C轴 插补功能。 3、测速 光电码盘输出脉冲的频率与转速成正比，因此 可代替测速发动机的模拟测速而成为数字测速装置。 4、在交流伺服电动机中的应用
传感器是一种以一定的精确度将被测量(如 位移、力、加速度等)转换为与之有确定对应 关系的、易于精确处理和测量的某种物理量 (如电量)的测量部件或装置。
被测量
敏感 元件
转换 元件
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
基本转 换电路
电量
位置检测元件是闭环进给伺服系统的重要组成 部分，它检测机床工作台的位移、伺服电动机转 子的角位移和速度，将信号反馈到伺服驱动装置 或数控装置与预先给定的理想值相比较，得到的 差值用于实现位置闭环控制和速度闭环控制。
2.2.4 手摇脉冲发生器 1、特点 原理同脉冲编码器，每转产生1000个脉冲，常常 是每个脉冲移动1微米的距离，信号波幅为5伏。 2、作用 慢速对刀、手动调整机床。
编码器、磁栅、光栅的工作原理及作用
编码器的工作原理及作用：它是一种将旋转位移转换成一串数字脉冲信号的旋转式传感器，这些脉冲能用来控制角位移，如果编码器与齿轮条或螺旋丝杠结合在一起，也可用于测量直线位移。
编码器产生电信号后由数控制置CNC、可编程逻辑控制器PLC、控制系统等来处理。
这些传感器主要应用在下列方面：机床、材料加工、电动机反馈系统以及测量和控制设备。
在ELTRA编码器中角位移的转换采用了光电扫描原理。
读数系统是基于径向分度盘的旋转，该分度由交替的透光窗口和不透光窗口构成的。
此系统全部用一个红外光源垂直照射，这样光就把盘子上的图像投射到接收器表面上，该接收器覆盖着一层光栅，称为准直仪，它具有和光盘相同的窗口。
接收器的工作是感受光盘转动所产生的光变化，然后将光变化转换成相应的电变化。
一般地，旋转编码器也能得到一个速度信号，这个信号要反馈给变频器，从而调节变频器的输出数据。
故障现象：1、旋转编码器坏（无输出）时，变频器不能正常工作，变得运行速度很慢，而且一会儿变频器保护，显示“PG断开”...联合动作才能起作用。
要使电信号上升到较高电平，并产生没有任何干扰的方波脉冲，这就必须用电子电路来处理。
编码器pg接线与参数矢量变频器与编码器pg之间的连接方式,必须与编码器pg的型号相对应。
一般而言,编码器pg型号分差动输出、集电极开路输出和推挽输出三种,其信号的传递方式必须考虑到变频器pg卡的接口,因此选择合适的pg卡型号或者设置合理.编码器一般分为增量型与绝对型，它们存着最大的区别：在增量编码器的情况下，位置是从零位标记开始计算的脉冲数量确定的，而绝对型编码器的位置是由输出代码的读数确定的。
在一圈里，每个位置的输出代码的读数是唯一的；因此，当电源断开时，绝对型编码器并不与实际的位置分离。
如果电源再次接通，那么位置读数仍是当前的，有效的；不像增量编码器那样，必须去寻找零位标记。
现在编码器的厂家生产的系列都很全，一般都是专用的，如电梯专用型编码器、机床专用编码器、伺服电机专用型编码器等，并且编码器都是智能型的，有各种并行接口可以与其它设备通讯。
舟山光栅码盘工作原理
舟山光栅码盘工作原理
光栅码盘是一种利用光学原理来编码位置信息的装置。
它主要由光源、光栅和光电探测器组成。
光源发出光线，经过透明的光栅后，光线会按照特定的规则进行衍射。
光栅是一种具有一系列等间距的透明条纹的光学元件，这些条纹通常是平行的，且间距相等。
当光线被光栅衍射时，会形成一系列的光斑。
这些光斑的位置和间距与光栅的结构有关，可以用来编码位置信息。
光电探测器位于光斑的接收位置，可以测量光斑的位置和强度。
当光栅码盘被转动时，光斑的位置会随之变化。
光电探测器会根据光斑的变化来测量位置的变化。
通过将光电探测器输出的信号进行处理和解码，就可以得到精确的位置信息。
光栅码盘的工作原理可以简单归纳为：光源发出光线，光栅对光线进行衍射形成光斑，光电探测器测量光斑的位置和强度，最终实现位置信息的编码和测量。
光电码盘的工作原理
光电码盘的工作原理
光电码盘，又称光栅码盘，是一种可以捕捉和计算传动轴的位置、速度和角度位置的装置，它是由光源、编码盘和光电传感器组成的。
其工作原理是，当编码盘旋转时，光源把形成的照射到反光条纹上，光电传感器会通过检测折射到电路板上的光信号来捕捉到反光条纹
上的编码信息，从而得到传动轴的位置和转速信息。
编码盘可以由各种编码器制成，最常见的是分别有分离式编码器、电子编码器、激光编码器和涡轮编码器。
其中，分离式编码器采用光学原理，通过光源和光电传感器的交替照射到反光条码上，从而实现位置的检测；而电子编码器是在编码盘上用电磁磁珠和磁铁组成激励电路，利用传感器原理，得到编码盘的信号；激光编码器是在编码盘上安装激光发射器，从而利用激光发射出的条纹反射到反光板上，采集反射的信号；涡轮编码器是通过安装在轴上的涡轮来获取信号，以保证轴自转时可以产生信号；最后，有些编码器可以实现磁铁检测，从而得到编码信号。
光电码盘可以为智能机器、工业机器和家用电器提供位置、速度和角度数据，使它们能够根据预设的程序进行精确操作。
- 1 -。
光栅编码器工作原理
光栅编码器工作原理
光栅编码器是一种常见的位置检测设备，它的工作原理基于光学原理和编码技术。
光栅编码器由光源、光栅和光电检测器组成。
在光栅编码器中，光源发出一束光线，经过光栅后形成多个光斑。
光栅是由一系列等距的透明带和不透明带组成的，其中透明带和不透明带的宽度相等。
这些光斑会随着光栅的移动而在目标表面上产生移动。
当被测物体移动时，光斑的位置也会随之改变。
光电检测器位于光栅的反面，它能够测量到光斑的位置。
光电检测器通常采用光敏元件，例如光电二极管或光电二极管阵列，来转换光信号为电信号。
当光斑在光电检测器上移动时，光电检测器会产生一系列的电脉冲。
这些电脉冲的频率和相位与光斑的位置密切相关。
经过合适的信号处理和计数器，可以得到被测物体的准确位置。
光栅编码器的分辨率取决于光栅的线数。
线数越多，分辨率越高。
一般来说，光栅编码器的分辨率可以达到非常高的数值，能够满足大多数精密定位和测量应用的要求。
除了位置测量，光栅编码器还可以用于速度测量和运动控制系统中的位置反馈。
它具有高精度、高分辨率、快速响应和良好的环境适应能力等优点，广泛应用于数控机床、自动化设备、机器人等领域。
光栅编码器 原理
光栅编码器原理
光栅编码器是一种高精度的测量装置，常用于测量旋转运动或线性运动的位置和速度。
其原理基于光栅条纹的干涉效应。
光栅编码器由两部分组成：光栅和读取头。
光栅是一种具有规则条纹的透明或不透明光学元件，通过将光栅装配在旋转轴或线性运动的对象上，可以随着运动而产生周期性的光学信号。
读取头则用来接收和解码这些光学信号。
最常见的光栅编码器是光透过式编码器。
当光线照射到光栅上时，光会透过或被遮挡。
这样就形成了一系列的光和暗条纹。
读取头中包含光源和光电元件。
光源会照射光线到光栅上，而光电元件则会接收光线的强度并将其转化为电信号。
读取头中的光电元件一般采用光电二极管或光电三极管。
当光线经过光栅上的光和暗的交替条纹时，其强度会周期性地变化。
光电元件会根据光强度的变化产生相应的电压信号。
为了测量位置和速度，光栅编码器通常需要至少两组光栅和读取头。
这样可以实现编码器的二进制输出。
运动时，光栅上的光栅条纹会按照规律移动，而读取头会接收到相应的光信号。
通过比较两组读取头输出的光信号，就可以确定对象的位置和速度了。
光栅编码器的优点是具有高精度、高分辨率和快速响应的特点。
同时，由于采用了光学原理，它还具有非接触式测量、抗污染
和可靠性高的特点。
因此，光栅编码器广泛应用于工业自动化、机械加工和精密测量等领域。
码盘工序规范标准
码盘工序规范标准一、前言码盘是智能制造的重要零部件之一，是一种利用光电原理进行测量的精密装置。
码盘工序涉及到不同领域的知识，如机械加工、光学检测、电子设备等。
为确保码盘的质量和性能，制定此规范标准。
本标准适用于码盘的加工和质量检测过程。
二、术语和定义1.1 码盘：使用光电原理进行测量的精密装置。
1.2 光栅：工作中所使用的光栅通常是基于某种周期性结构的光学零件。
1.3 量程：指码盘的测量范围。
1.4 分辨率：指码盘单位距离内所具有的最小测量能力。
1.5 光杠杆：用于光栅上信号输出，可选用主动反馈式光栅、探针、HEDM结构等。
三、码盘加工工艺2.1 码盘选择选则合适的码盘，需考虑量程、分辨率等参数，具体参照生产图纸和技术要求。
2.2 码盘加工2.2.1 码盘的加工可选择数控机床进行，机床的使用应符合国家标准。
2.2.2 增加码盘工序使用液压夹紧装置，严禁使用锤击强行装夹，在加工中需注意码盘的定位和切削速度，严禁出现较大错误数。
2.2.3 在加工过程中，需定期检查码盘表面刀具是否需要更换，严禁因长时间使用而导致刀具损坏。
2.3 码盘的涂层2.3.1 码盘涂层应符合国家质量标准，提高码盘的耐腐蚀性能及寿命。
2.3.2 涂层涂覆前需对其进行清洗，严禁使用含油污染清洗剂。
2.3.3 涂层过程需控制温度和湿度，严禁出现大温度差异或湿度不稳定的情况。
四、码盘质量检测3.1 码盘的质量检测应在加工完成后进行，严禁未经过检测的码盘出厂。
3.2 码盘的光学检测3.2.1 光学检测应在有足够光线照射的纯净环境中进行。
3.2.2 光学检测设备应符合国家标准，使用过程中严禁碰撞或振动。
3.2.3 码盘的光学检测应检测其分辨率和误差标准，并记录检测结果。
3.3 码盘的机械性能检测3.3.1 机械检测应在有足够光线照射的干燥环境中进行。
3.3.2 测量量程、线性误差、往返误差等机械性能。
3.3.3 检测数据应记录，在出现异常结果时进行追溯。
多圈绝对编码器结构
多圈绝对编码器结构1.结构：编码盘是一个圆形的盘状物体，上面刻有等距离的光栅或磁矩阵。
通常使用光栅编码器或磁栅编码器来实现编码盘的制作。
光栅编码器使用光栅来进行光遮蔽和透射，磁栅编码器则使用磁矩阵来进行磁场的变化。
光电传感器作为编码盘上刻有光栅或磁栅的传感器，用来感知光栅或磁栅上的遮挡和透射情况。
常见的光电传感器有光电二极管、光电三极管和光电二极管阵列等。
扇形转子是用于传动编码盘的组件，通常与编码盘轴向相连。
当扇形转子转动时，编码盘也会跟随转动，从而改变光电传感器上的光栅或磁栅的遮挡和透射情况。
解码器是用于将光电传感器上感知到的光栅或磁栅信号转换成相应的位置信息的电子电路。
解码器通常采用计数器或移位寄存器等电子元件来实现对信号的处理和解码。
控制器是用于接收并处理从解码器中获取的位置信息的电子设备。
控制器通常具有计算和存储能力，可以实现对多个圈数的编码器位置信息的处理和精确计算。
2.工作原理：当编码盘转动时，光栅或磁栅会经过光电传感器，遮挡和透射的变化将导致光电传感器上接收到的信号发生变化。
通过识别这些变化的规律，就可以确定编码盘的具体位置。
光电传感器将感知到的光栅或磁栅信号传送给解码器，解码器对信号进行处理，将其转换成相应的位置信息。
解码器通常会将这些位置信息以数字信号的形式输出。
控制器接收解码器输出的数字信号，对其进行计算和存储。
控制器可以根据不同的编码盘和光栅或磁栅的规格，准确计算编码盘的位置，并进行高精度的测量。
总结：多圈绝对编码器通过多个圆形码盘和光电传感器，实现对位置信息的高精度测量。
它的结构由编码盘、光电传感器、扇形转子、解码器和控制器等组件组成，其工作原理基于光栅或磁栅的遮挡和透射机制。
多圈绝对编码器在工业自动化、机器人控制以及无人驾驶等领域中发挥着重要作用，可以实现对位置信息的准确测量和控制。
- 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、"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、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)。
被ห้องสมุดไป่ตู้量
敏感 元件
转换 元件
基本转 换电路
电量
位置检测元件是闭环进给伺服系统的重要组成 部分，它检测机床工作台的位移、伺服电动机转 子的角位移和速度，将信号反馈到伺服驱动装置 或数控装置与预先给定的理想值相比较，得到的 差值用于实现位置闭环控制和速度闭环控制。
2.2 码盘
2.2.1 分类和结构 码盘又称编码器，是一种旋转式的测量元件，通常 装在被测轴上，随被测轴一起旋转，可以将被测的角 位移转化成增量脉冲或绝对脉冲形式。根据结构和检 测方式不同可分为接触式、光电式和电磁式三种。
2.2.3 码盘在数控机床中的应用 1、位移测量 内装式码盘：和伺服电机同轴联接，码盘在进 给传动链的前端。 外装式码盘：码盘联接在滚珠丝杠末端，包含 进给传动链的误差，因此比内装式码盘控制精度高。 2、主轴控制 当数控车床主轴安装码盘后，则该主轴具有C轴 插补功能。 3、测速 光电码盘输出脉冲的频率与转速成正比，因此 可代替测速发动机的模拟测速而成为数字测速装置。 4、在交流伺服电动机中的应用
光栅是在玻璃或金属基体上均匀地刻划很多等 节距的线纹而制成的，一般分为物理光栅和计量 光栅两大类。 前者利用衍射现象;后者利用透射和反射现象 后者利用透射和反射现象。 前者利用衍射现象 后者利用透射和反射现象。
2.3.1 光栅的结构 由主光栅和指示光栅组成。 主光栅或称标尺光栅随运动部件一起移动，要求 与行程等长；指示光栅固定在机床相应部件上。 2.3.2 莫尔条纹的形成 在光源照射下，两块栅距相同、黑白宽度相同的 主光栅和指示光栅平行放置时，将指示光栅在自身 平面内倾斜一很小角度就会形成与光栅刻线几乎垂 直的横向明暗相间的宽条纹，这就是莫尔条纹。 莫尔条纹的特点： 莫尔条纹的特点： 1、放大作用 、 2、莫尔条纹的移动与栅距的移动成正比 、
复习
数控机床常见的位置检测传感器
直线式位置检测装置：光栅、感应同步器和磁栅 光栅、 光栅 旋转式位置检测装置：光电编码器和旋转变压器 光电编码器和旋转变压器
1、什么是传感器？由哪些部分组成？ 2、位置检测装置在数控机床控制中 起什么作用？
传感器是一种以一定的精确度将被测量(如 位移、力、加速度等)转换为与之有确定对应 关系的、易于精确处理和测量的某种物理量 (如电量)的测量部件或装置。
2.3.3 光栅测量系统 光栅测量系统是由光源、透镜、光栅尺、光敏元 件和一系列信号处理电路组成。信号处理电路又包 括放大、整形和鉴向倍频。 光栅尺输出信号有两种：正弦波和方波信号。
光栅检测系统的分辨力不仅取决于栅距，还 取决于鉴向倍频的倍数。
分辨力= 分辨力 栅距 n
作业
书后第76页 1、2、5、6题
2.2.4 手摇脉冲发生器 1、特点 原理同脉冲编码器，每转产生1000个脉冲，常常 是每个脉冲移动1微米的距离，信号波幅为5伏。 2、作用 慢速对刀、手动调整机床。
格雷码：将二进制码与其本身右移一位后并舍去
末位的数码作不进位加法 例：将1011化为格雷码—1011+0101=1110
2.3 光栅测量装置
2.2.2 码盘的工作原理 1、接触式码盘 接触式码盘是一种绝对式的检测装置，可直接 把被测转角用数字代码表示出来，且一个角度位置 均有其对应的测量代码，因此这种测量方式即使断 电也能读出转动角度。 特点：体积小、功率大。但易于磨损， 特点：体积小、功率大。但易于磨损，寿命短 且转速不能太高。 且转速不能太高。 2、光电式码盘 光电式码盘是一种光电式转角检测装置。码盘 用透明及不透明的区域按一定编码构成。根据编码 方式不同，可分为增量式和绝对式两类。 特点：寿命长、转速及精度高。但结构复杂， 特点：寿命长、转速及精度高。但结构复杂， 价格高，光源寿命短。 价格高，光源寿命短。