4数控检测技术课件.ppt
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- 数控 检测 技术 课件
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1、第四章第四章 数控检测技术数控检测技术1.1.常用的位置检测装置的分类:常用的位置检测装置的分类:按检测量测量基准按检测量测量基准按被测位移量类型按被测位移量类型按与被测对象联系方式按与被测对象联系方式绝对式绝对式增量式增量式直线式直线式回转式回转式接触式接触式非接触式非接触式 从检测的从检测的信号分信号分 直线型直线型回转型回转型 从传感器从传感器输出信号分输出信号分 模拟式模拟式 数字式数字式直线感应同步器、长光栅、直线感应同步器、长光栅、长磁栅、激光干涉仪长磁栅、激光干涉仪旋转变压器、圆感应同步器、旋转变压器、圆感应同步器、圆光栅、圆磁栅、编码盘圆光栅、圆磁栅、编码盘光栅检测装置、脉冲编
2、码盘光栅检测装置、脉冲编码盘旋转变压器、感应同步器旋转变压器、感应同步器 2 位置检测元件的性能要求位置检测元件的性能要求 可靠性、抗干扰能力和环境适应能力可靠性、抗干扰能力和环境适应能力强强 满足精度、速度和测量范围的要求满足精度、速度和测量范围的要求 使用维护方便,便于与使用维护方便,便于与CNC系统相联系统相联 成本成本,寿命,寿命 1.结构结构 旋转变压器是一种角位移角位移测量装置,由定子和转子组成。分解器定子变压器定子线轴变压器转子线轴变压器一次线圈变压器二次绕组分解器定子绕组分解器转子绕组转子轴分解器转子 2.工作原理工作原理 sinsinsin12tKUKUUm 2.工作原理工作
3、原理 3sincos()mmmUKUKU comKUt312sincosUKUKU鉴相鉴相工作方式工作方式)cos(sinsincoscos ),(),(),(tkUtkUtkUtxvtxvtxvmmmcsE=给变压器的正、余弦绕组分别加上给变压器的正、余弦绕组分别加上幅值相等幅值相等、频率相同、相位不同频率相同、相位不同的正余弦励磁电压的正余弦励磁电压tUUtUUmcmscossin鉴幅鉴幅工作方式工作方式供给定子(或滑尺)的激磁信号是两组供给定子(或滑尺)的激磁信号是两组频率相同频率相同、相位相同相位相同,幅值不同幅值不同 的交流电压。的交流电压。tUUtUUmcmssincossinsi
4、ntkUtkUtxvtxvtxvemeemcssin)cos(sin)coscossin(sin ),(),(),(感应同步器(非接触模拟测量,电磁感应原理)感应同步器(非接触模拟测量,电磁感应原理)(一)(一)感应同步器感应同步器分类与结构分类与结构 (二)(二)直线型感应直线型感应同步器同步器(检测直线位移)(检测直线位移)定尺定尺(连续感应绕组)(连续感应绕组)+滑尺滑尺分段励磁绕组:正弦分段励磁绕组:正弦+余弦);余弦);定尺固定在机床的固定部件,定尺固定在机床的固定部件,滑尺固定在移动部件,滑尺固定在移动部件,二尺与导轨平行,二尺间隙二尺与导轨平行,二尺间隙0.150.35mm;标准
5、型标准型 窄型窄型 带状带状三速(三重)式三速(三重)式定尺定尺滑尺滑尺1 耐切削液保护层耐切削液保护层 2 基体基体 3 平面绕阻平面绕阻 4绝缘粘结剂绝缘粘结剂 5铝箔屏蔽层铝箔屏蔽层直线型感应直线型感应同步器同步器圆型感应圆型感应同步器同步器(检测角位移)(检测角位移)转子(连续绕组)转子(连续绕组)+定子(定子(分段绕组:正弦绕组分段绕组:正弦绕组+余弦绕组)余弦绕组)定子定子转子转子2。标准型。标准型直线型直线型感应同步器工作原理感应同步器工作原理 电磁感应原理电磁感应原理 滑尺绕组加交变励磁电压滑尺绕组加交变励磁电压u(t)定尺绕组产生感应电压定尺绕组产生感应电压v(x,t)(x,
6、t)=e u(t)=u数控数控检测元件检测元件 直线型直线型感应同步器工作原理感应同步器工作原理定尺绕阻产生感应电势的原理定尺绕阻产生感应电势的原理图图感应同步器产生感应电压的原理图直线型感应同步器绕阻原理图数控数控检测元件检测元件 直线型直线型感应同步器工作原理感应同步器工作原理滑尺正弦绕组励磁滑尺正弦绕组励磁us(t)定尺感应定尺感应)()2cos()(cos),(tvxktvktxvsss 滑尺余弦绕组励磁滑尺余弦绕组励磁uc(t)定尺感应定尺感应)()2sin()(sin),(tvxktvktxvcccx:定、滑尺绕组间在一个节距定、滑尺绕组间在一个节距 (=W)内的相对位移内的相对位
7、移;:对应对应x 的相位角的相位角(滑尺相对定尺在空间的相位角)滑尺相对定尺在空间的相位角)=2 x/(三)感应同步器输出信号的处理方式(三)感应同步器输出信号的处理方式1、鉴相方式、鉴相方式 根据定尺感应输出电压的相位角检测位移根据定尺感应输出电压的相位角检测位移 x;正、余弦绕组励磁电压同频、同幅、相位差正、余弦绕组励磁电压同频、同幅、相位差90;1.鉴相式检测方式:鉴相式检测方式:供给定子供给定子(或滑尺或滑尺)的激磁信号是频率相同、幅值相同,相位相差的激磁信号是频率相同、幅值相同,相位相差900的交流励磁电压,的交流励磁电压,根据叠加原理,转子(或定尺)上的总感应电压为根据叠加原理,转
8、子(或定尺)上的总感应电压为 通过鉴别转子(或定尺)感应输出电压的相位,即可计算出转子相通过鉴别转子(或定尺)感应输出电压的相位,即可计算出转子相对定子(或滑尺相对于定尺)旋转(或移动)的位移。对定子(或滑尺相对于定尺)旋转(或移动)的位移。tUUtUUmcmscossin)sin(2coscoscossin2tKUtKUtKUUmmm由测得的相位差由测得的相位差(=2 x/)求位移求位移x:对于对于 =W=2 mm,若测得若测得 =1.8,则,则x=0.01 mm2.鉴幅式检测方式:鉴幅式检测方式:供给定子(或滑尺)的激磁信号是两组频率相同、相位相同,供给定子(或滑尺)的激磁信号是两组频率相
9、同、相位相同,幅值不同的交流电压。幅值不同的交流电压。当转子相对于定子(或滑尺相对于定尺)旋转(或移动)一个当转子相对于定子(或滑尺相对于定尺)旋转(或移动)一个角度(位移)时,则在转子(或定尺)绕组产生的总感应电压为角度(位移)时,则在转子(或定尺)绕组产生的总感应电压为 tUUtUUmcmssincossinsinsinsincoscossinsin2tKUtKUUmmtKUmsinsin由幅值由幅值)sin(emkU求位移求位移 初始位置初始位置e0),(txv二尺相对移动二尺相对移动xxx ,感应电压增量感应电压增量txWkUtkUvmmsin2sinsintxWkUtkUvmmsin
10、2sinsin数控数控系统检测元件系统检测元件(四)感应同步器的特点与使用(四)感应同步器的特点与使用1、精度高、精度高(输出电压使许多对极感应电压的平均值有均化误差作用)(输出电压使许多对极感应电压的平均值有均化误差作用)2、可用于长距离位移测量、可用于长距离位移测量3、对环境的适应性较强、对环境的适应性较强4、使用寿命长,维护简单、使用寿命长,维护简单5、工艺性好,成本低、工艺性好,成本低光栅光栅(非接触模拟测量,光的透射、反射与干涉原理)(非接触模拟测量,光的透射、反射与干涉原理)(一)(一)光栅分类光栅分类 1、物理光栅与物理光栅与计量光栅计量光栅 2、玻璃透射光栅玻璃透射光栅与金属反
11、射光栅与金属反射光栅 3、直线光栅直线光栅与圆光栅与圆光栅 (二)透射直线光栅结构(二)透射直线光栅结构长光栅(标尺光栅):等距线长光栅(标尺光栅):等距线 纹,明暗相间,纹,明暗相间,短光栅(指示光栅):栅距同长光栅,与长光栅夹微小角短光栅(指示光栅):栅距同长光栅,与长光栅夹微小角度度光光源源透透镜镜标标尺尺光光栅栅G Gs s指指示示光光栅栅G Gi i光光电电元元件件驱驱动动电电路路驱驱动动电电路路 标尺光栅标尺光栅指示光栅指示光栅光栅节距光栅节距摩尔条纹节距摩尔条纹节距 作用:作用:放大作用放大作用误差均化作用误差均化作用 测量位移测量位移W光栅倾角光栅倾角/2指示光栅指示光栅标尺光
12、栅标尺光栅BACW/2横向莫尔条纹的参数横向莫尔条纹的参数BC=ABsin(/2)其中其中 BC=/2,AB=W/2,因此因此 W=/sin(/2)由于由于很小很小,单位为单位为rad时,时,Sin(/2)故故 W /光栅光栅节距节距W令令k=W/=1/k=W/=1/,则则k k为放大比。为放大比。如如=0.01mm=0.01mm,取,取=0.002 rad=0.002 rad=0.11=0.11o o 则则W=5mm,W=5mm,K=500,K=500,即即放大放大500500倍,这样光栅节距虽小,摩尔条纹倍,这样光栅节距虽小,摩尔条纹的节距却有的节距却有5mm5mm,因此摩尔条纹清晰可见,
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