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数控技术 第6章 位置检测装置 组成：位置测量装置是由检测元件（传感器）和信号处理装置组成的。 一、概 述 进给伺服系统对位置检测装置的要求 高可靠性和高抗干扰性： 能满足精度和速度的要求： 使用维护方便，适应机床工作环境； 成本低。 . 位置检测装置的分类 按输出信号的形式分类：数字式和模拟式 按测量基点的类型分类：增量式和绝对式 按位置检测元件的运动形式分类：回转型和直线型 常用位置检测装置分类表 二、光栅 P200 （一）计量光栅的分类 按照不同的方法可分：直线光栅和圆形光栅； 透射光栅和反射光栅； 增量式光栅和绝对式光栅等。 特点： 光源可以采用垂直入射光，信号幅值比较大，光电转换元件结构简单。 单位长度上所刻的条纹数比较多．分辨率一般可达0.01mm，使检测电子线路大大简化。 但其长度不能做得太长，容易破碎。目前可达到2m左右。 （2）金属反射光栅 在钢尺或不锈钢表面上用照相腐蚀工艺制作线纹，或用钻石刀刻制条纹。 2、圆光栅——测量角位移 圆光栅是在玻璃盘的外环端面上做成黑白相间的线纹，线纹呈辐射状，线纹之间夹角相等。 三种线纹数制 60进制，如10800、21600、32400、64800等 10进制，如1000、2500、5000等； 2进制，如512、1024、2048等。 （二）直线透射光栅的工作原理 直线透射光栅实质上是一种增量式编码器，它是通过形成莫尔条纹、光电转换辨向和细化等环节实现数字计量的。 莫尔条纹的特点： （1）放大作用 莫尔条纹的节距为光栅栅距的1／θ 倍。由于θ很小(小于10’)，因此节距W比栅距d放大了很多倍。 若当d=0.01mm，θ=0.01弧度时，则 W=1mm。即将光栅的栅距d放大100倍，转换成莫尔条纹的节距W。 莫尔条纹的特点： (2)平均效应 莫尔条纹是由若干线纹组成，例如每毫米100线的光栅，10mm长的莫尔条纹，等亮带由2000根刻线交叉形成。 因而对个别栅线的间距误差(或缺陷)就平均化了，在很大程度上消除误差的影响。 莫尔条纹的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。 莫尔条纹的特点： (3)莫尔条纹的移动规律 莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例。 移动方向： 若标尺光栅不动，将指示光栅顺时针方向转动一很小的角度θ后，当指示光栅向右移动，则莫尔条纹向下移动；反之，指示光栅向左移动，则莫尔条纹向上移动。 若将指示光栅逆时针方向转一很小的角度θ后，并使指示光栅向右移动，则莫尔条纹便向上移动；反之若指示光栅向左移动时，则莫尔条纹向下移动。 为了辨别运动方向，需配置两个彼此错开1/4纹距的光电元件，使输出电信号彼此在相位上差90o，若以其中的一个作为参考信号，则另一个信号将超前或滞后参考信号90o。 三. 脉冲编码器（码盘）P204 是一种回转式数字测量元件，通常装在被检测轴上，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式。 . 增量脉冲编码器 结构及工作原理 输出的波形有六路： 其中， 是 的取反信号。 输出信号的作用及其处理 A、B两相的作用 根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移； 根据脉冲的频率可得被测轴的转速； 根据A、B两相的相位超前滞后关系可判断被测轴旋转方向。 增量式码盘的规格及分辨率 规格 增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数； 现在市场上提供的规格从 36线/ 转 到 10万线 /转 ； 选择：①根据伺服系统要求的分辨率； ②根据机械传动系统的参数（如传动比、丝杠导程）。 . 绝对式编码器 结构和工作原理 码盘基片上有多圈码道（同心圆环），及若干个等分扇区； 每个扇区的码道组成一个数码，透光 为“1”，不透光为“0”，内环码道为数码最高位； 输出信号的路数与码道圈数成正比； 检测信号按某种规律编码输出，故可测得被测轴的周向绝对位置。 二进制编码： 特点：编码顺序与位置顺序相一致，但相邻两个二进制数可能有多个码不同，切换时容易产生非单值性误差。 误差分析： 格雷码（循环码、葛莱码） 特点：任何两个编码之间只有一位是变化的，因而可把误差控