位置检测装置课件.ppt

《位置检测装置课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第五章位置检测装置位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床对位置检测装置的要求如下：（1） 工作可靠，抗干扰能力强；（2） 满足精度和速度的要求；（3）易于安装，维护方便，适应机床工作环境；（4） 成本低。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：（一）直接测量和间接测量1.直接测量直接测量是将直线型检测装置安装在移动部件上，用来直接测量工作台的直线位移，作为全闭环伺服系统的位置反馈信号，而构成位置闭环

2、控制。其优点是准确性高、可靠性好，缺点是测量装置要和工作台行程等长，所以在大型数控机床上受到一定限制。2.间接测量它是将旋转型检测装置安装在驱动电机轴或滚珠丝杠上，通过检测转动件的角位移来间接测量机床工作台的直线位移，作为半闭环伺服系统的位置反馈用。优点是测量方便、无长度限制。缺点是测量信号中增加了由回转运动转变为直线运动的传动链误差，从而影响了测量精度。（二）数字式测量和模拟式测量1.  数字式测量它是将被测的量以数字形式来表示，测量信号一般为脉冲，可以直接把它送到数控装置进行比较、处理。信号抗干扰能力强、处理简单

3、。2.  模拟量测量它是将被测的量用连续变量来表示，如电压变化、相位变化等。它对信号处理的方法相对来说比较复杂。（三）  增量式测量和绝对式测量1.增量式测量在轮廓控制数控机床上多采用这种测量方式，增量式测量只测相对位移量，如测量单位为0.001mm，则每移动0.001mm就发出一个脉冲信号，其优点是测量装置较简单，任何一个对中点都可以作为测量的起点，而移距是由测量信号计数累加所得，但一旦计数有误，以后测量所得结果完全错误。2.绝对式测量绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起，每一个被测点都有一个相

4、应的测量值。测量装置的结构较增量式复杂，如编码盘中，对应于码盘的每一个角度位置便有一组二进制位数。显然，分辨精度要求愈高，量程愈大，则所要求的二进制位数也愈多，结构就愈复杂。第一节旋转变压器一、结构与工作原理旋转变压器是一种角位移测量装置，由定子和转子组成。旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的二次侧，通过电磁耦合得到感应电压，只是其输出电压大小与转子位置有关。旋转变压器通过测量电动机或被测轴的转角来间接测量工作台的位移。旋转变压器分为单极和多极形

5、式，先分析一下单极工作情况。如图5-1所示，单极型旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，假设加到定子绕组的励磁电压为V1，则转子通过电磁耦合，产生感应电压V2。当转子转到使它的磁轴和定子绕组磁轴垂直时转子绕组感应电压V2=0；当转子绕组的磁轴自垂直位置转过一定角度θ时，转子绕组中产生的感应电压为式中K—变压比（即绕组匝数比）；Vm—励磁信号的幅值；ω—励磁信号角频率；—旋转变压器转角。当转子转过900，两磁轴平行，此时转子绕组中感应电压最大，即图5-1旋转变压器工作原理θV2V2V2实际使用时通常采用多极形式，

6、如正余弦旋转变压器，其定子和转子均由两个匝数相等，轴线相互垂直的绕组构成，如图5-2所示。一个转子绕组接高阻抗作为补偿，另一个转子绕组作为输出，应用叠加原理，其磁通为转子输出电压则为VsVc定子ΦcΦsθ转子ΦcΦccosθΦsΦssinθ图5-2正余弦旋转变压器工作原理θθ二、应用旋转变压器作为位置检测装置，有两种典型工作方式，鉴相式和鉴幅式。鉴相式是根据感应输出电压的相位来检测位移量；鉴幅式是根据感应输出电压的幅值来检测位移量。1.鉴相工作方式给定子两绕组分别通以幅值相同、频率相同、相位差900的交流励磁电压，即

7、这两个励磁电压在转子绕组中都产生了感应电压，如图5-2所示，根据线性叠加原理，转子中的感应电压应为这两个电压的代数和：(5-1)假如，转子逆向转动，可得结论：由式(5-1)和(5-2)可见，转子输出电压的相位角和转子的偏转角之间有严格的对应关系，这样，只要检测出转子输出电压的相位角，就可知道转子的转角。由于旋转变压器的转子和被测轴连接在一起，所以，被测轴的角位移就知道了。(5-2)2.鉴幅工作方式给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即式中α—激磁绕组中的电气角。则转子上

8、的叠加电压为(5-3)同理，如果转子逆向转动，可得结论：由式(5-3)和(5-4)可见，转子感应电压的幅值随转子的偏转角而变化，测量出幅值即可求得转角。如果将旋转变压器装在数控机床的滚珠丝杠上，当角从00到3600时，丝杠上的螺母带动工作台移动了一个导程，间接测量了执行部件的直线位移。测量所走过的行程时，可加一个计数器，累计所转的转数，折算成位