数控机床的检测与反馈装置.ppt

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1、第3章数控机床的检测与反馈装置3.1检测与反馈装置概述3.2编码器的应用与安装维护3.3光栅的应用与维护3.4磁栅的应用与安装维护3.5感应同步器的应用与安装3.6旋转变压器的应用与安装维护3.1检测与反馈装置概述3.1.1检测装置的作用检测装置的主要作用是把检测到的位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字信号送回计算机，与数控装置发出的脉冲指令信号进行比较，若有偏差，经放大后控制驱动和执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直到偏差为零。3.1.2数控机床对检测装置的要求1.受温度、湿度的影响小，准确性好，满足精度要求，能

2、长期保持精度2.满足速度和机床工作行程的要求。3.可靠性好，抗干扰性强，适应机床工作环境的要求4.便于与计算机连接5.使用、维护和安装方便，成本低下一页返回3.1检测与反馈装置概述3.1.3检测方式分类在数控机床上应用的检测装置主要有位置检测和速度检测，其目的是精确控制位置和速度。目前常用的传感器主要有编码器、光栅、磁栅、感应同步器和旋转变压器等。光栅的分辨率一般要优于光电编码器，其次是旋转变压器。对于不同类型的数控机床，根据不同的工作条件和不同的检测要求，应该采用不同的检测方式，如表3一1所示上一页下一页返回3.1检测与反馈装置概述

3、1.增量式测量与绝对式测量(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。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，且发生故障时待排除后，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。(2)绝对式测量。绝对式测量是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对应的测量值，常以数据形式表示。典型的绝对式测量装置有接触式编码器和绝对式光电编码器。上一页下一页

4、返回3.1检测与反馈装置概述2.直接测量与间接测量(1)直接测量。对机床的直线位移采用直线型检测装置检测，称为直接测量，如图3一2所示。直接测量的精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动装置的直接影响，但检测装置要与行程等长，这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。典型的直接测量装置有光栅、感应同步器、磁栅和编码器(2)间接测量。对机床直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量，如图3一3所示。间接测量的精度取决于检测装置和机床对传动链两者的精度，但间接测量无长度限制。典型的间接测量装置有编码器和旋转变压器上一页下一页返回3.1检

5、测与反馈装置概述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

6、;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。上一页下一页返回3.1检测与反馈装置概述4.接触式测量与非接触式测量(1)接触式测量。接触式测量的测量传感器与被测对象间存在着机械联系，因此机床本身的变形、振动等因素会对测量产生一定的影响。典型的接触式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器和接触式编码器。(2)非接触式测量。非接触式测量的传感器与被测对象间是分离的，不发生机械联系。典型的非接触式测量装置有双频激光干涉仪和光电式编码器上一页返回3.2编码器的应用与安装维护3.2.1光电式编码器光电式编码器利用光电

7、原理把机械角位移变换成电脉冲信号，是数控机床最常用的位置检测元件。光电编码器按输出信号与对应位置的关系，通常分为增量式光电编码器、绝对式光电编码器和混合式光电编码器。光电编码器的优点是没有接触磨损、码盘寿命长、允许转速高、精度较高。缺点为结构复杂、价格高、光源寿命短1.光电式编码器的结构如图3-6所示为光电脉冲编码器的结构。它由电路板、圆光栅、指示光栅、轴、光敏元件、光源和连接法兰等组成。下一页返回3.2编码器的应用与安装维护2.光电编码器的工作原理(1)增量式光电编码器的工作原理。增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋

8、转角速度准确测量出来，然后通过光电转换将其转换成相应的脉冲数字量，然后由数控系统或计数器计数得到角位移或直线位移量。如图3一7所示为增量式光电编码器测量系统的原理图。(2)绝对式光电编码器的工作原理。绝对式光电编码器的光