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第四章 数控.ppt

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* 第一节 概述 第二节 编码器和编码盘 第三节 光栅测量装置 第四节 磁栅测量装置 第四章数控机床的位置检测装置 第五节 旋转变压器测量装置 第六节 感应同步器测量装置 开环系统无检测装置,用步进电动机驱动(图4-1a),每输入一个指令脉冲,步进电动机就旋转一定角度,它的旋转速度由指令脉冲频率控制,转角大小由脉冲个数决定。闭环系统的检测装置安装在带动刀具或工件移动的部件上,如工作台的支承导轨和动导轨上。半闭环系统中的检测元件安装在伺服电动机上,在伺服电动机的尾部装有编码器或测速发电机,分别检测移动部件的位移和速度。 第一节 概述 一、开环、闭环、半闭环系统 二、数控机床对检测装置的要求 (1)满足数控机床的精度和速度要求。 (2)工作可靠。 (3)便于安装和维护测量装置的安装精度要合理。 (4)成本低。 三、检测装置的常用类型 在半闭环和闭环系统中,位置检测装置常用类型如表4-1所示。   1.工作原理 增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转速度准确检测出来。 第二节 编码器和编码盘 一、增量式光电编码器 图4-2是增量式光电编码器的工作原理图。 2.位置和转速测量 (1) 位置测量 把输出的脉冲 和 ,分别输入到可逆计数器的正、反计数端进行计数,可检测到输出脉冲的数量,把这个数量乘以脉冲当量(转角/脉冲)就可测出圆盘转过的角度。 (2) 转速测量 转速可由编码器发出的脉冲频率或周期测量。 图4-5是用脉冲频率法测转速原理图。 脉冲频率测量n=(N1/N)х(60/t) N1:t时间内测得脉冲数;N:编码器每转脉冲数;t:采样时间(s) 图4-6是用脉冲周期法测量转速原理图。 脉冲周期测量: n=60х(2N2NT) N:编码器每转脉冲数;N2:一个脉冲间隔内脉冲输出个数;T:标准脉冲周期(s) 二、编码盘测量装置 图4-7a是四码道接触式二进制编码盘结构及工作原理图,黑的部分为导电部分表示1,白的部分为绝缘部分表示0,四个码道都装有电刷,最里一圈是公共极。图4-7b是葛莱码盘,相邻图案只有一个扇块变化,能把读数错误控制在一位。 是一种直接编码式的测量元件,直接把被测转角或角位移转换成相应的代码,指示的是绝对位置,而无绝对误差。在电源切断后不会失去信息。 缺点:结构复杂,价格较贵,不易做到高精度和高分辨率    光栅装置的结构是由标尺光栅和指示光栅组成,在标尺光栅和指示光栅上都有密度相同的许多刻线,称为光栅条纹,见图4-8。 第三节 光栅测量装置 一、光栅测量的工作原理 莫尔条纹是明暗相间的条纹,见图4-9。 P/2=Wsin(θ/2) ∵ θ很小∴W≈P/ θ 二、光栅测量装置的数字变换线路 图4-10是光栅测量系统简图。 可获得两组相位相差900的放大信号,经放大处理后可得到正向和方向脉冲。 为了提高光栅的分辨精度,除了增大刻线密度和提高刻线精度外,还可用倍频的方法细分。图4-11是数字变换电路和变换后的波形图。 三、读数头 实际应用中,把光源、光电元件和光栅组合一起称为读数头,读数头按其光路分为分光式、直射式、反射式三种,见图4-12。 光栅 磁栅测量装置是由磁性标尺、读取磁头和检测线路组成。磁栅按基体形状的不同可以分为直线位移测量用的实体型磁栅、带状磁栅和线状磁栅;用于角度位移测量的有回转型磁栅等(见图4-14)。 第四节 磁栅测量装置 一、磁栅测量装置的组成 二、磁头 1.读取磁头读取磁头是进行磁电转换的变换器,它把记录在磁性标尺上的磁化信号检测出来送至检测线路,如图4-15所示。 2.多间隙磁通响应型磁头将几个磁头串联起来组成多间隙响应型磁头,以提高输出信号幅度,提高测量分辨率及准确性,如图4-16所示。 三、检测电路 图4-17是鉴幅型 检测电路,两组磁头通以同频、同相、同幅值的励磁电流,由于两组磁头的安装位置相差(n+1/4)λ(n为正整数),因此检波整形后的方波相差90°相位。 *
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