数控技术---精品课程平台-兰州理工大学复习过程.ppt

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1、数控技术---精品课程平台-兰州理工大学1．对检测元器件的要求1)可靠性高、抗干扰能力强2)精度、速度满足要求3)对环境的适应性强，维护方便4)成本低、寿命长5)便于与数控系统联接(三)闭环伺服系统常用的检测元件从检测的信号分直线型回转型从传感器输出信号分模拟式数字式2．检测传感器分类直线感应同步器、长光栅、长磁栅、激光干涉仪旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅、圆磁栅、编码盘光栅检测装置、脉冲编码盘旋转变压器、感应同步器感应同步器——抗干扰能力强，对环境要求低，维护简单、价格低，寿命较长，具有一定精度、应用较广。光栅——抗干扰能力强，

2、高分辨率、大量程、测量精度高、应用广泛，但成本较高，制造工艺要求高。磁栅——抗干扰能力强，对环境条件要求低，安装调整方便，精度高，但存在磁信号的稳定性，磁头磨损等问题，有应用。3．检测元件的特点旋转变压器——抗干扰能力强、工作可靠、结构简单、动作灵敏、信号输出幅度大，对环境无特殊要求，维护方便，应用广泛。脉冲编码盘——工作可靠、精度高，结构紧凑、成本低，是精密数字控制和伺服系统中常用的角位移数字式检测元器件，但抗污染能力差，易损坏。激光干涉仪——精度很高，但抗震性、抗干扰能力差，价格较贵，应用较少。3．检测元件的特点4.检测元件工作

3、原理旋转变压器旋转变压器按照互感原理工作定子绕组上分别加上交变励磁电压当转子旋转时，通过电磁耦合，转子绕组内产生感应电势——感应电压.4.检测元件工作原理Us,Uc为定子正弦、余弦绕组上的激磁电压，k为变压比，即定子绕组与转子绕组的匝数比W1/W2。旋转变压器U’=kUsSinθ或U’=kUcCosθ旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。1.鉴相工作方式在旋转变压器定子的两相正交绕组，又称为正弦和余弦绕组上，分别加上幅值相等、频率相同的正弦、余弦激磁电压Us=UmsinωtUc=Umcosωt旋转变压器的应用

4、旋转变压器的应用转子旋转后，两个激磁电压在转子绕组中产生的感应电压线性叠加得总感应电压为：U=kUssinθ+kUccosθ=kUmcos(ωt-θ)由上式可知感应电压的相位角就等于转子的机械转角θ。因此只要检测出转子输出电压的相位角，就知道了转子的转角，而且旋转变压器的转子是和伺服电机或传动轴连接在一起的，从而可以求得执行部件的角位移。旋转变压器的应用2.鉴幅工作方式给定子的两个绕组分别通上频率、相位相同但幅值不同，即调幅的少许磁电压（φ为机械转角）Us=UmsinφsinωtUc=Umcosφsinωt则在转子绕组上得到感应电压

5、为U=kUssinθ+kUccosθ=kUmsinωt(sinφsinθ+cosφcosθ)=kUmcos(φ-θ)sinωt感应同步器感应同步器工作原理同旋转变压器的工作原理相同，滑齿的两个激磁绕组通以激磁电压，滑齿与定齿相对移动时，在定齿上便产生感应电压，感应电压随位移的变化而变化。节距为２τ=2mm这样滑尺在移动一个节距的过程中，感应电压变化了一个余弦波形。感应同步器感应同步器设当滑尺相对定尺移动后，感应电压逐渐变小，在错开1/4节距的b点时，感应电压为零。再继续移到1/2节距的c点时得到的电压值与a点位置相同，但极性相反。随

6、后感应电压在3/4节距位置d点时又变为零，在移动一个节距到e点时，电压幅值与a点位置相同。感应同步器定尺和滑尺绕组的节距均为2τ=2mm，当两尺相对移动2τ后，感应电势以余弦或正弦函数变化电气角2π，当相对移动距离为x时，则对应的感应电压将变化一个相位角θ，由比例关系θ/(2π)=x/(2τ)可得:θ=πx/τ同理，因余弦绕组与正弦绕组错开1/4个节距，即π/2的相位角，由余弦绕组激磁在定尺上产生的感应电压应按正弦规律变化。定尺上的总感应电压，是上述两个感应电压的线性叠加。感应同步器光栅位置检测装置光栅检测装置的结构执行部件带着标尺

7、光栅相对指示光栅移动，通过读数头的光电转换，发送出与位移量对应的数字脉冲信号，用作位置反馈信号或位置显示信号光栅尺光栅位置检测装置包括标尺光栅和指示光栅.根据制造方法和光学原理不同，光栅可分为透射光栅和反射光栅.透射光栅是在光学玻璃表面，或在玻璃表面感光材料的涂层上刻成光栅线纹。其特点是:光源可以垂直入射，光电元件直接接受光照，因此信号幅值比较大，信噪比好，光电密度为200线/mm时，光栅本身就已经细分到.005mm从而减轻了电子线路的负担。令k=W/ω=1/θ,则k为放大比。如ω=0.01mm，取θ=0.002rad=0.11o则

8、W=5mm,K=500,即放大500倍，这样光栅节距虽小，摩尔条纹的节距却有5mm，因此摩尔条纹清晰可见，易于测量。摩尔条纹的作用放大作用误差均化作用摩尔条纹是由许多根刻线共同形成的，这样可使光栅的节距误差得到平均化。光栅位置检测装置