第六章 位置检测装置 6.1概述 6.2 光电编码器 6.3 光栅尺 6.4 感应同步器 6.5 旋转变压器 6.6 磁栅 6.7 激光干涉位置检测装置 6.8 思考题与习题
第六章 位置检测装置 6.1 概述 6.2 光电编码器 6.3 光栅尺 6.4 感应同步器 6.5 旋转变压器 6.6 磁栅 6.7 激光干涉位置检测装置 6.8 思考题与习题
教学要求： 本章着重介绍数控机床位置检测装置的 组成、分类和工作原理，同时介绍了光电 编码器的结构及其检测装置，光栅检测装 置、感应同步器和旋转变压器的结构及其 工作方式。 通过本章学习应重点掌握角位移和直线 位移检测装置在数控机床上的应用，做到 能正确选择不同的检测装置，并了解先进 位置检测装置
教学要求: 本章着重介绍数控机床位置检测装置的 组成、分类和工作原理，同时介绍了光电 编码器的结构及其检测装置，光栅检测装 置、感应同步器和旋转变压器的结构及其 工作方式。 通过本章学习应重点掌握角位移和直线 位移检测装置在数控机床上的应用，做到 能正确选择不同的检测装置，并了解先进 位置检测装置
本章的重点知识： ■位置检测装置的组成、分类及工作原理 ■光电编码器的结构及工作原理 ■感应同步器的结构及工作原理 ■旋转变压器的结构及工作原理 ■磁栅的结构及工作原理
本章的重点知识： ◼位置检测装置的组成、分类及工作原理 ◼光电编码器的结构及工作原理 ◼感应同步器的结构及工作原理 ◼旋转变压器的结构及工作原理 ◼磁栅的结构及工作原理
6.1 概述 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭 不系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反 馈信号和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，使着向消除偏差的方 向运动直至偏差等于零为止。 数控机床加工中的位置精度，主要取决于数控 机床驱动元件和位置检测装置的精度。位置检测 装置是数控机床的关键部件之一，它对于提高数 控机床的加工精度有决定性的作用
6.1 概述 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭 环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反 馈信号和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，使着向消除偏差的方 向运动直至偏差等于零为止。 数控机床加工中的位置精度，主要取决于数控 机床驱动元件和位置检测装置的精度。位置检测 装置是数控机床的关键部件之一，它对于提高数 控机床的加工精度有决定性的作用
位置检测装置的精度指标主要包括：系统精 度和系统分辨率。 系统精度：是指在某单位长度或角度内的最大累 积测量误差。目前直线位移的测量精度可达 ±0.001mm/m,角位移的测量精度可达 ±10”/360°。 系统分辨率：是指位置检测装置能够正确检测的 最小位移量。目前直线位移的分辨率可达 0.001mm,角位移的分辨率可达2
位置检测装置的精度指标主要包括：系统精 度和系统分辨率。 系统精度：是指在某单位长度或角度内的最大累 积测量误差。目前直线位移的测量精度可达 ±0.001mm/m，角位移的测量精度可达 ±10’’/360o 。 系统分辨率：是指位置检测装置能够正确检测的 最小位移量。目前直线位移的分辨率可达 0.001mm，角位移的分辨率可达2’’
数控机床上使用的位置检测装置应满足如下要求： 1)受温度、湿度的影响小，工作可靠，寿命 长，能长期保持精度，抗干扰能力强； 2)在机床执行部件移动范围内，能满足精度 和速度要求；进给速度20一30m/min,转速高 达100000r/min。 3)使用维护方便，适应机床工作环境。 4)成本低。 5)便于与计算机联接
数控机床上使用的位置检测装置应满足如下要求： 1）受温度、湿度的影响小，工作可靠，寿命 长，能长期保持精度，抗干扰能力强； 2）在机床执行部件移动范围内，能满足精度 和速度要求；进给速度20—30m/min，转速高 达100000r/min。 3）使用维护方便，适应机床工作环境。 4）成本低。 5）便于与计算机联接
位置检测装置的分类： 位置检测装置按工作条件和测量要求不同 有下面几种分类方法： 1、按测量对象不同分类 位移检测装置：脉冲编码器、光栅 速度检测装置：测速发电机 2、按安装位置不同分类 直接测量：将检测装置安装在执行部件上 (间接测量将检测元件安装在滚珠丝杠或 驱动电动机轴上
位置检测装置的分类： 位置检测装置按工作条件和测量要求不同， 有下面几种分类方法： 1、按测量对象不同分类 位移检测装置：脉冲编码器、光栅 速度检测装置：测速发电机 2、按安装位置不同分类 直接测量:将检测装置安装在执行部件上 间接测量:将检测元件安装在滚珠丝杠或 驱动电动机轴上
绝对式测量 3、 按测量方法不同分类 增量式测量 ①绝对式测量：对于被测量的任意一点位置均由 固定的测量基准（即坐标原点)算起。每一个 被测点都有一个相应的测量值。 特点：装置的结构较为复杂
3、按测量方法不同分类 增量式测量 绝对式测量 ①绝对式测量：对于被测量的任意一点位置均由 固定的测量基准（即坐标原点）算起。每一个 被测点都有一个相应的测量值。 特点：装置的结构较为复杂
②增量式测量：只测量位移量。氵 测量单位为0.01m 每移动0.01mm发出一个脉冲信号。 优点： 装置简单，任何一个点都可作为测量的起点。 在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方式。 缺点： 在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读 一旦计数有误，以后的测量结果则完全错误。 如出某种事故，无法恢复。 窄缝圆盘 检测窄缝 卒缝圆盘 光电变换器 透镜 光源 电 源 脉冲化线路 ①00④③国 方向判别线路 显示部分 b检测窄缝群 可逆计数器 a检测窄缝职 b) 图5-2增量式光电编码器工作原理图
②增量式测量：只测量位移量。测量单位为0.01mm 每移动0.01mm发出一个脉冲信号。 优点： 装置简单，任何一个点都可作为测量的起点。 在轮廓控制的数控机床上大都采用这种方式。 缺点： 在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出， 一旦计数有误，以后的测量结果则完全错误。 如出某种事故，无法恢复
4、按检测信号不同分类 模拟式测量 数字式测量 ①模拟式测量：模拟式测量是将被测量用连续 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，如感应同步 器的一个线距(2mm)内的信号相位变化等。 特点： 1.直接测量被测的量，无需变换； 2.在小量程内实现较高精度的测量，技术成熟
4、按检测信号不同分类 数字式测量 模拟式测量 ①模拟式测量： 模拟式测量是将被测量用连续 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，如感应同步 器的一个线距（2mm）内的信号相位变化等。 特点： 1.直接测量被测的量，无需变换； 2.在小量程内实现较高精度的测量，技术成熟