第六章位置检测装置PPT讲稿.ppt
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1、第六章位置检测装置第1页,共32页,编辑于2022年,星期三6-26-2常用典型位置检测装置常用典型位置检测装置6-16-1对位置检测装置的要求对位置检测装置的要求第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第2页,共32页,编辑于2022年,星期三 位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在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
2、至偏差等于零为止。方向运动直至偏差等于零为止。6-16-1对位置检测装置的要求对位置检测装置的要求第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第3页,共32页,编辑于2022年,星期三受温度、湿度影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗受温度、湿度影响小,工作可靠,能长期保持精度,抗干扰能力强干扰能力强;在机床执行部件工作范围内,能满足精度和速度的要求;在机床执行部件工作范围内,能满足精度和速度的要求;进给速度进给速度2030m/min2030m/min,转速高达,转速高达100000r/min100000r/min。使用维护方便,适应机床工作环境;使用维护方便,适应机床工作环境;成本低。成本低。一、数
3、控机床对位置检测装置的要求:一、数控机床对位置检测装置的要求:第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第4页,共32页,编辑于2022年,星期三1 1、按测量对象不同分类、按测量对象不同分类位移检测装置位移检测装置:脉冲编码器、光栅脉冲编码器、光栅 速度检测装置:测速发电机速度检测装置:测速发电机2 2、按安装位置不同分类、按安装位置不同分类直接测量直接测量:将检测装置安装在执行部件上将检测装置安装在执行部件上 间接测量间接测量:将检测元件安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上将检测元件安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上二、检测装置的分类二、检测装置的分类第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第5页,共32
4、页,编辑于2022年,星期三(1)(1)直接测量直接测量 将将直直线线型型检检测测装装置置安安装装在在移移动动部部件件上上,直直接接测测量量工工作作台台的的直直线线位位移移,作作为为全全闭闭环环伺伺服服系系统统的的位位置置反反馈馈信信号号,构构成成位位置置闭闭环环控控制制。优优点点是是准准确确性性高高、可可靠靠性性好好,缺缺点点是是测测量量装装置置要要和和工工作作台台行行程程等等长长,在在大大型数控机床上受到一定限制。型数控机床上受到一定限制。(2)(2)间接测量间接测量 将将旋旋转转型型检检测测装装置置安安装装在在驱驱动动电电机机轴轴或或滚滚珠珠丝丝杠杠上上,通通过过检检测测转转动动件件的的
5、角角位位移移来来间间接接测测量量机机床床工工作作台台的的直直线线位位移移,作作为为半半闭闭环环伺伺服系统的位置反馈用。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。运动转变为直线运动的传动链误差,从而影响了测量精度。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第6页,共32页,编辑于2022年,星期三3 3、按测量方法不同分类、按测量方法不同分类增量式测量增量式测量绝对式测量绝对式测量绝对式测量:对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标起。绝对式测量:对于被测量的
6、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应的测量值。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特点:装置的结构较为复杂增量式测量:只测量位移量。测量单位为增量式测量:只测量位移量。测量单位为0.01mm0.01mm每移动每移动0.01mm0.01mm发出一个脉冲信号。发出一个脉冲信号。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第7页,共32页,编辑于2022年,星期三优点优点:装置简单,任何一个点都可作为测量的起点。在轮廓控装置简单,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。制的数控机床上大都采用这种方式。缺点缺点:在增量式检测系统中,移距
7、是由测量信号计数读出,一旦计数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。有误,以后的测量结果则完全错误。如出某种事故,无法恢复。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第8页,共32页,编辑于2022年,星期三第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第9页,共32页,编辑于2022年,星期三4 4、按检测信号不同分类、按检测信号不同分类数字式测量数字式测量模拟式测量模拟式测量模拟式测量:模拟式测量是将被测量用连续变量来表示。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如电压
8、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(于小量程的测量,如感应同步器的一个线距(2mm2mm)内的信号相位)内的信号相位变化等。变化等。特点特点:直接测量被测的量,无需变换;直接测量被测的量,无需变换;在小量程内实现较高精度的测量,技术成熟。在小量程内实现较高精度的测量,技术成熟。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第10页,共32页,编辑于2022年,星期三数字式测量:被测的量以数字的形式来表示。数字式测量:被测的量以数字的形式来表示。测量信号为电脉冲,可以直接把它们送入数控装置进行比测量信号为电脉冲,可以直接把它们送入数控装置进行比较、处理。
9、较、处理。特点:特点:被测的量转换为脉冲个数,便于显示和处理;被测的量转换为脉冲个数,便于显示和处理;测量精度取决于测量单位,和量程基本无关;测量精度取决于测量单位,和量程基本无关;测量装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力较强。测量装置比较简单,脉冲信号抗干扰能力较强。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第11页,共32页,编辑于2022年,星期三6-2 6-2 常用典型位置检测装置常用典型位置检测装置一、旋转变压器(角位移检测元件)一、旋转变压器(角位移检测元件)旋转变压器是一种角度测量元件,它是一种小型交流电机。旋转变压器是一种角度测量元件,它是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步电动
10、机相似,由定子和转子组成,定在结构上与两相绕组式异步电动机相似,由定子和转子组成,定子绕组为变压器的原边,转子绕组为变压器的副边。激磁电压接子绕组为变压器的原边,转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上,激磁频率通常为到定子绕组上,激磁频率通常为400H400H、500H500H、1000H1000H、3000H3000H、5000H5000H,特点:特点:其结构简单、动作灵敏,对环境无特殊要求,维护方其结构简单、动作灵敏,对环境无特殊要求,维护方便,输出信号幅度大,抗干扰性强,工作可靠。便,输出信号幅度大,抗干扰性强,工作可靠。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第12页,共32页,
11、编辑于2022年,星期三工作原理:工作原理:定子绕组输入电压第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第13页,共32页,编辑于2022年,星期三 设加到定子绕组的励磁电压为设加到定子绕组的励磁电压为U1=UmsinU1=Umsin t t,通过电磁耦合,将,通过电磁耦合,将在转子绕组中产生的感应电压为在转子绕组中产生的感应电压为 U2=K U1sinU2=K U1sin =K Um sin=K Um sin t sint sin =K Um sinK Um sin sinsin t t 式中式中 KK变压比(变压比(K=N1/N2K=N1/N2为定子、转子绕组的匝数)为定子、转子绕组的匝数)Um
12、Um励磁最大电压励磁最大电压 励磁电压角频率励磁电压角频率 转子与定子相对角位移,当转子磁轴与定子磁轴垂直时,转子与定子相对角位移,当转子磁轴与定子磁轴垂直时,=0=0;当转子磁轴与定子磁轴平行时,;当转子磁轴与定子磁轴平行时,=90=90。第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第14页,共32页,编辑于2022年,星期三二、感应同步器二、感应同步器 非接触电磁式测量元件,测角位移或直线位移非接触电磁式测量元件,测角位移或直线位移1 1、分类:、分类:直线型感应同步器直线型感应同步器测量直线位移测量直线位移旋转型感应同步器旋转型感应同步器测量角位移测量角位移2 2、结构:、结构:直线型直线型旋
13、转型旋转型定尺定尺安装在机床床身上安装在机床床身上滑尺滑尺安装在移动部件上安装在移动部件上转子转子定子定子第六章第六章 位置检测装置位置检测装置第15页,共32页,编辑于2022年,星期三3 3、工作原理:(标准直线型感应同步器为例)、工作原理:(标准直线型感应同步器为例)利用电磁耦合原理,将位移或转角变成电信号(极为普遍)。利用电磁耦合原理,将位移或转角变成电信号(极为普遍)。即使滑尺与定尺相互平行,并保持一定的间距。向滑尺通以交流即使滑尺与定尺相互平行,并保持一定的间距。向滑尺通以交流激磁电压,则在滑尺中产生激磁电流,绕组周围产生按正弦规律激磁电压,则在滑尺中产生激磁电流,绕组周围产生按正
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