机电一体化技术与系统任务2-熟悉光栅与光电编码器-课件2.pptx

1、1.光栅尺的原理及应用任务实施安排2.磁栅尺的原理及应用3.复习检测一、光栅一、光栅 结构认知结构认知1光源 2透镜 3标尺光栅 4指示光栅 5光敏元件 6密封橡胶 7读数头 8放大电路一、光栅一、光栅 外形与结构认知外形与结构认知一、光栅一、光栅 外形与结构认知外形与结构认知一、光栅一、光栅 外形与结构认知外形与结构认知 由于光栅的条纹非常密集，如果仅仅依靠光直射所产生的光强进行位置检测，不但容易产生误差，而且光敏元件的布置亦将变得非常困难，因此，实际光栅需要利用莫尔条纹进行检测。一、光栅一、光栅 2、工作原理工作原理 利用光学原理，如果在布置时将指示光栅与标尺光栅的条纹相差一个很小的角度，

2、这样就会产生图示的明暗相间的条纹，这一条纹称为莫尔条纹。一、光栅一、光栅 2、工作原理工作原理 莫尔条纹的方向与光栅刻线大致垂直；当标尺光栅左右移动时，莫尔条纹就沿垂直方向上下移动；光栅移动一个节距时，莫尔条纹就相应地移动一个节距W。光学分析表明，当光栅夹角很小时，莫尔条纹的节距W与夹角、指示光栅节距有以下近似关系：W一、光栅一、光栅 2、工作原理工作原理 利用莫尔条纹可以将指示光栅的节距与条纹宽度同时放大1/倍：当光栅节距为0.01mm时，如果夹角 =0.01rad，则：莫尔条纹节距为1mm 实现将光栅的节距与条纹宽度同时放大100倍，从而大大提高检测分辨率。一、光栅一、光栅 2、工作原理工

3、作原理莫尔条纹的平均效应 一、光栅一、光栅 2、工作原理工作原理 提高测量精度。在实际测量系统中一般是通过与光栅配套的“前置放大器”进行信号的电子细分处理，来提高光栅的测量精度，光栅的放大电路与细分电路集成一体。一、光栅一、光栅 3.信号处理信号处理 检测运动方向与速度。光栅的运动方向可以通过检测Ua/Ub的相位确定，由于Ua/Ub的空间位置差1/4节距，因此，输出信号的相位相差90；如果Ua超前Ub为正向运动，那么Ua滞后Ub即为反向。光栅的速度可以通过对输出脉冲的D/A转换直接实现，单位时间内的输入脉冲数便代表了光栅的移动速度。一、光栅一、光栅 3.信号处理信号处理 确定绝对位置。以上光栅

4、的输出信号为以节距为周期的信号，转换后的计数脉冲数量实际上只能反映运动距离而不能确定实际位置（绝对位置），因此它是一种“增量式”的位置检测信号。为此，光栅上需要每隔一定的距离增加一组零标记刻线，以便控制装置能够通过零脉冲的计数确定光栅移动的区间，从而计算出绝对位置值。一、光栅一、光栅 3.信号处理信号处理（a）正余弦输出 （b）线驱动输出 （c）TTL输出图2-2.3光栅的输出信号一、光栅一、光栅 4.输出信号输出信号增量式测量和绝对测量增量式测量和绝对测量增量式测量：只测量位移增量，移动部件每移动一个基本长度单位，检测装置便发出一个脉冲，一个脉冲代表的基本长度单位就是分辨力绝对测量：绝对测量

5、：每一个位置都有唯一的二进制编码相对应增量式编码器2.4 光电编码器信号的细分 练习：某增量编码器为2000脉冲/转，编码器与电机同轴安装，电机带动螺距为5mm的丝杠螺母传动。没有细分时测得脉冲数为40000，试计算螺母的直线位移是多少毫米？若经四倍细分后，计数脉冲仍为40000，则此时螺母的直线位移是多少？2.5 光电编码器的辨别方向ABABA 超前于超前于B 90，正向，正向A 滞后于滞后于B 90，反向，反向2.5 光电编码器的辨别方向2.6 光电编码器一转脉冲旋转刀库旋转刀库被加工工件被加工工件刀具刀具角编码器的输出为角编码器的输出为当前刀具号当前刀具号2.7 应用伺服系统中用于：伺服

6、系统中用于：转速测量转速测量转子磁极位置测量转子磁极位置测量角位移测量角位移测量2.7 应用8.电路图查看8567型编码器RANC5V0V9/18/2012/14/16HK主轴模块JYA3-0.5mm20.5mm210SSPZ*PZ12BPPA*PAPB*PBPZ*PZPA*PAPB*PB 数控机床主轴信号反馈的型方波输出的光电编码器的连接分目标检查 编码器的分类 如何利用编码器测量机械部件的位移 细分的作用是什么？选择：用光电编码器进行角度测量时，为辨别转向，采用两个光电转换器，并使它们的相对位置保证两者所产生的电信号在相位上相差 A 90 B 120 C 150 D 180 计算：某增量编

7、码器与一直径200厘米的跟踪轮一起使用，设编码器为1000线，试求测量8米的距离计数器的脉冲数。)(3001024307200转n)(12004300mmpnL刻线为1024的增量编码器，安装在机床的丝杠转轴上，已知丝杠的螺距为4mm，编码器在10秒内输出307200个脉冲，试求丝杠上螺母的位移量。参考答案：10s内转轴转数：由于螺距为2mm，即每转移动2mm，故：螺母位移量：分目标检查 已知某工作台采用直流电机丝杠螺母机构驱动，工作台的行程L=200mm,丝杠导程t=5mm，齿轮减速比为i=5,要求工作台位移的测量精度不大于0.005mm，如果将传感器与电机直接相连，问：N=200脉冲/转的旋转编码器是否合用。分目标检查拓展：光电编码器用于测速