数控机床的位置检测装置

3）安装维护方便、成本低廉。受机床结构和应用 环境的限制，要求位置检测装置体积小巧，便于安装调 试。尽量选用价格低廉，性能价格比高的检测装置。
数控机床加工精度，在很大程度上取决于数控机
床位置检测装置的精度，因此，位置检测装置是数控机
床的关键部件之一，它对于提高数控机床的加工精度有
决定性的作用。
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3）按位置检测元件的运动形式分类： 直线型: 测量直线位移
回转型: 测量角位移
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3.位置检测装置的主要性能指标 1）精度 符合输出量与输入量之间特定函数关 系的准确程度称作精度，数控机床用传感器要满 足高精度和高速实时测量的要求。 2）分辨率 位置检测装置能检测的最小位置变 化量称作分辨率。分辨率应适应机床精度和伺服 系统的要求。分辨率的高低，对系统的性能和运 行平稳性具有很大的影响。检测装置的分辨率一 般按机床加工精度的1／3～1／10选取（也就是 说，位置检测装置的分辨率要高于机床加工精 度）。
数控机床的位置检测装置
当光栅盘随被测工作轴一起转动时，每转过一个缝隙， 光电管就会感受到一次光线的明暗变化，使光电管的电 阻值改变，这样就把光线的明暗变化转变成电信号的强 弱变化，而这个电信号的强弱变化近似于正弦波的信号， 经过整形和放大等处理，变换成脉冲信号。通过计数器 计量脉冲的数目，即可测定旋转运动的角位移；通过计 量脉冲的频率，即可测定旋转运动的转速，测量结果可 以通过数字显示装置进行显示或直接输入到数控系统中
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图5.1 增量式光电编码器示意原理
增量式光电编码器检测装置由光源、聚光镜、光栅盘、 光栅板、光电管、信号处理电路等组成。光栅盘和光 栅板用玻璃研磨抛光制成，玻璃的表面在真空中镀一 层不透明的铬，然后用照相腐蚀法，在光栅盘的边缘 上开有间距相等的透光狭缝。在光栅板上制成两条狭 缝，每条狭缝的后面对应安装一个光电管。
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图5.3 光电编码器的输出波形
光电编码器的输出波形如图5.3所示。通过 光栏板两条狭缝的光信号A和B，相位角相 差90°，通过光电管转换并经过信号的放大 整形后，成为两相方波信号。
数控机床的位置检测源自文库置
为了判断光栅盘转动的方向，可采用图5.4a)的逻辑控制
电路,将光电管A、B信号（也就是中的0°及90 ° 信号）
光电编码器的测量精度取决于它所能分辨的最小角度， 而这与光栅盘圆周的条纹数有关，即分辨角
分辨角α=360°/条纹
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1.数控机床对检测装置的基本要求：
1）稳定可靠、抗干扰能力强。数控机床的工作环 境存在油污、潮湿、灰尘、冲击振动等，检测装置要能 够在这样的恶劣环境下工作稳定，并且受环境温度影响 小，能够抵抗较强的电磁干扰。
2）满足精度和速度的要求。为保证数控机床的精 度和效率，检测装置必须具有足够的精度和检测速度， 位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率一个数量 级。
放大整形后变成a、b两组方波。a组分成两路，一路直 接微分产生脉冲d，另一组经反相后再微分得到脉冲e。 d、e两路脉冲进入与门电路后分别输出正转脉冲f和反 转脉冲g。 （运用我们学过的数字电子技术知识同学们 从时序图可以分析出） b组方波作为与门的控制信号， 使光电盘正转时f有脉冲输出，反转时g有脉冲输出，这 样就可判别光电编码器的旋转方向。
6.零漂与温漂 零漂与温漂是在输入量没有变化 时，随时间和温度的变化，位置检测装置的输出 量发生了变化。传感器的漂移量是其重要性能标 志，零漂和温漂反映了随时间和温度的改变，传 感器测量精度的微数小控机变床的位化置检。测装置
二、旋转编码器 旋转编码器是一种旋转式的角位移检测装置，在数控机
床中得到了广泛的使用。旋转编码器通常安装在被测轴 上，随被测轴一起转动，直接将被测角位移转换成数字 (脉冲)信号，所以也称为旋转脉冲编码器，这种测量方 式没有累积误差。旋转编码器也可用来检测转速。 按输出信号形式，旋转编码器可以分为增量式和绝对式 两种类型。 常用的增量式旋转编码器为增量式光电编码器，其原理 如图5.1所示。
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图5.2增量式光电编码器外形结构图
增量式光电编码器外形结构见图5.2。实际应用的光电编码 器的光栅板上有两组条纹A、A和B、B，A组与B组的条纹 彼此错开1／4节距，两组条纹相对应的光敏元件所产生的 信号彼此相差90°相位，用于辨向。此外，在光电码盘的里 圈里还有一条透光条纹C(零标志刻线)，用以每转产生一个 脉冲，该脉冲信号又称零标志脉冲，作为测量基准。
2.位置检测装置的分类 1）按输出信号的形式分类：
数字式: 将被测量以数字形式表示，测量信号一 般为电脉冲。
模拟式: 将被测量以连续变化的物理量来表示 （电压相位 / 电压幅值变化）
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2）按测量基点的类型分类: 增量式： 只测量位移增量，并用数字脉冲的个数 表示单位位移的数量。 绝对式： 测量的是被测部件在某一绝对坐 标系中的绝对坐标位置。
第三讲 数控机床的位置检测装置
数控机床的位置检测装置
在这一讲，我们将主要学习： 数控机床中位置检测装置所起的作用 数控机床对位置检测装置性能的要求 常用位置检测装置的结构和工作原理
数控机床的位置检测装置
一、位置检测装置的作用与要求 位置检测装置是数控系统的重要组成部分，在第二
讲中我们知道：在闭环或半闭环控制的数控机床中，必 须利用位置检测装置把机床运动部件的实际位移量随时 检测出来，与给定的控制值(指令信号)进行比较，从而 控制驱动元件正确运转，使工作台(或刀具)按规定的轨 迹和坐标移动。
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3.灵敏度 输出信号的变化量相对于输入信号变 化量的比值为灵敏度。实时测量装置不但要灵敏 度高，而且输出、输入关系中各点的灵敏度应该 是一致的。
4.迟滞 对某一输入量，传感器的正行程的输出 量与反行程的输出量的不一致，称为迟滞。数控 伺服系统的传感器要求迟滞小。
5.测量范围和量程 传感器的测量范围要满足系 统的要求，并留有余地。