伺服系统常用传感器及检测装置ppt课件.ppt

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1、第3章伺服系统常用传感器及检测装置3.1概述3.2旋转变压器3.3感应同步器3.4编码器3.5光栅3.6磁栅3.7测速发电机1．开环控制数控机床2．闭环控制数控机床3．半闭环控制数控机床3.1概述3.1.1数控机床对检测装置的主要要求数控机床对检测装置的主要要求有：(1)高可靠性和抗干扰能力；(2)满足精度和速度要求；(3)成本低,使用维护和安装方便，适合机床运行环境；(4)易于实现高速的动态测量。下一页返回位置检测装置在数控机床中的位置主轴伺服单元数控装置输出设备PLC进给伺服单元主轴电机进给电机位置检测机床本体接口电路操作面板输入设备主轴伺服单元数控装置输出设备PLC进给伺服单元主轴电机进

2、给电机位置检测机床本体接口电路操作面板输入设备数控机床物理结构与逻辑结构比较3.1概述3.1.2位置检测装置分类数控机床检测装置的种类很多，若按被检测的几何量分，有回转型（测角位移）和直线型（测线位移）；若按检测信号的类型分，有数字式和模拟式；若按检测量的基准分，有增量式和绝对式，如表3-1所示。对于不同类型的数控机床，工作条件和检测要求不同，可采用不同的检测方式.下一页上一页返回3.1概述增量式与绝对式(1)增量式检测方式增量式检测方式检测的是相对位移增量，是终点对起点的位置坐标增量，移动一个测量单位就发出一个测量信号，而任何一个对中点都可以作为测量起点，因而检测装置比较简单。其缺点是对测量

3、信号记数后才能读出位移距离，一旦计数有误，此后的测量结果将全错；发生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。在轮廓控制数控机床上大都采用这种测量方式。典型的检测元件有感应同步器、光栅、磁尺等。下一页上一页返回3.1概述(2)绝对式检测方式绝对式检测方式中，被测量的任一点的位置都由一个固定的测量基准（即坐标原点）算起，每一测量点，都有一个相对原点的绝对测量值。这样就避免了增量式检测方式的缺陷，但其结构较为复杂。下一页上一页返回3.1概述2.数字式与模拟式数字式测量方式:数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示，数

4、字式测量输出测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控装置（计算机）进行比较、处理。其典型的测量装置如光栅位移测量装置。下一页上一页返回3.1概述数字式检测装置的特点是：(1)被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示和处理；(2)测量精度取决于测量单位，与量程基本无关；(3)检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。下一页上一页返回3.1概述模拟式测量方式模拟式检测是将被测量用连续的变量来表示，在数控机床中模拟式测量主要用于小量程测量。它的主要特点是：(1)直接对被测量进行检测，无需量化；(2)在小量程内可以实现高精度测量；(3)可用于直接检测和间接检测。下一页上一页返回3.1概述3．直接测量与间接

5、测量(1)直接测量直接测量是将检测装置直接安装在执行部件上，对机床的直线位移采用直线型检测装置测量。其优点是直接反映工作台的直线位移量，直接测量的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；缺点是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。下一页上一页返回3.1概述(2)间接测量间接测量是指采用回转型检测元件测量与工作台运动相关联的伺服电动机输出轴式丝杠回转运动来间接的测量机床的直线位移，间接地反映工作台位移。间接测量使用可靠方便，无长度限制，缺点是在检测信号中加入了直线运动转变为旋转运动的传动链误差，从而影响检测精度。因此为了提高定位精度，常常需要对机床的传动

6、误差进行补偿。上一页返回3.2旋转变压器3.2.1旋转变压器的结构旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的角位移测量装置。当励磁绕组以一定频率的交流电压激励时，输出绕组的电压幅值与转角成正、余弦函数关系。也可以改变连接方式，使输出电压在一定范围内成线性关系。这两种旋转变压器分别称为正、余弦旋转变压器和线性旋转变压器。旋转变压器又叫同步分解器，由定子和转子组成，是一种旋转式的小型交流电机。旋转变压器分为有刷和无刷两种。下一页返回3.2旋转变压器有刷旋转变压器定子与转子上两相绕组轴线分别相互垂直，转子绕组的引线(端点)经滑环引出，并通过电刷送到外面来。无刷旋转变压器无电刷与滑环，由分解器和变压器组

7、成，如图3-1所示，左边是分解器，右边是变压器.下一页上一页返回3.2旋转变压器3.2.2旋转变压器的工作原理旋转变压器根据互感原理工作，定子与转子之间气隙磁通分布呈正/余弦规律。当定子加上一定频率的激磁电压时（为交变电压，频率为2～4kHZ），通过电磁耦合，转子绕组产生感应电势，其输出电压的大小取决于定子和转子两个绕组轴线在空间的相对位置。两者平行时感应电势最大，两者垂直时，感应电势为零。下一页