数控机床测量反馈系统.

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 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 关；抗干扰能力强。 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， 数控机床中常用于小量程测量。
旋转变压器
三、幅值工作方式
幅值工作方式

转子绕组上感应电动势为：
kum sin( 0 ) sin t
E kU A sin kU B cos kum cos 0 sin sin t kum sin 0 cos sin t
6.3 感应同步器
一、感应同步器的组成及工作原理
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
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 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。

x x 2 2
感应同步器的组成及工作原理
（2）幅值工作方式
u s u m sin 0 sin t uc u m cos 0 sin t
Es kum sin 0 cos cost x Ec ku m cos 0 cos( ) cos t ku m cos 0 sin cos t
6.2 旋转变压器
一、旋转变压器的组成及工作原理
E kU A sin kU B cos
旋转变压器
二、相位工作方式
U A u m sin(t 0 ) U B u m cos(t 0 )
相位工作方式

转子绕组上感应电动势为：
E kU A sin kUB cos kum sin(t 0 ) sin kum cos(t 0 ) cos kum cost (0 )
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
（1）相位工作方式
u s u m sin t u c u m cost
Es kum cost cos Ec kum sin t sin
u d Es Ec kum cost cos sin t sin kum cos(t )
鉴相测量系统

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。
鉴相测量系统
感应同步器测量系统
（2）鉴幅测量系统
6.4 光栅测量装置
第6章 数控机床测量反馈系统
数控机床测量反馈系统

概述 旋转变压器 感应同步器 光栅测量装置 脉冲编码器
6.1 概述
一、数控机床检测装置的分类
（1）直接测量和间接测量 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 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 机床是一个限制。 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 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 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 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，且无长度限制。
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 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 床采用增量式检测装置时，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 多数数控机床采用这种测量方式。 绝对式测量Fra Baidu bibliotek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 码，常以二进制数据形式表示。
2

u d Es Ec kum (sin 0 cos cos 0 sin ) cost kum sin( 0 ) cost
感应同步器
二、感应同步器测量系统
（1）鉴相测量系统 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 器等。其原理框图如图6.6所示。
鉴相测量系统

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。
鉴相测量系统

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。
鉴相测量系统

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。
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。