測量與反饋裝置Chapter5MeasurementandFeedbackEquipment13254概述旋轉變壓器脈沖編碼器感應同步器光柵XXX6本章小結1概述IntroductionA組成位置測量裝置是由檢測元件（傳感器，sensor）和信號處理裝置組成的。B作用

實時測量執行部件的位移和速度信號，并變換成位置控制單元所要求的信號形式，將運動部件現實位置反饋到位置控制單元，以實施閉環控制。它是閉環、半閉環進給伺服系統的重要組成部分。1概述IntroductionB作用閉環數控機床的加工精度在很大程度上是由位置檢測裝置的精度決定的，在設計數控機床進給伺服系統，尤其是高精度進給伺服系統時，必須精心選擇位置檢測裝置。accuracy1概述IntroductionC進給伺服系統對位置測量裝置的要求高可靠性和高抗干擾性能滿足精度和速度的要求使用維護方便成本低受溫度、濕度的影響小工作可靠精度保持性好抗干擾能力強位置檢測裝置分辨率應高于數控機床的分辨率(一個數量級)位置檢測裝置最高允許的檢測速度應高于數控機床的最高運行速度1概述IntroductionD位置測量裝置的分類按輸出信號的形式分類按測量基點的類型分類按檢測元件的運動形式分類數字式digital模擬式analog增量式incremental絕對式absolute回轉式revolving直線式linear1概述IntroductionD位置測量裝置的分類2脈沖編碼器PusleEncoder脈沖編碼器又稱碼盤，是一種回轉式數字測量元件，通常裝在被檢測軸上，隨被測軸一起轉動，可將被測軸的角位移轉換為增量脈沖形式或絕對式代碼形式根據內部結構和檢測方式碼盤可分為接觸式、光電式和電磁式三種。其中，光電碼盤在數控機床上應用較多，而由霍爾效應構成的電磁碼盤則可用作速度檢測元件2脈沖編碼碼器PusleEncoderA增量式脈脈沖編碼碼器的結結構及工工作原理理2脈沖編碼碼器PusleEncoderB信號的作作用及其其處理方方式A、B兩相的作作用根據脈沖沖的數目目可得出出被測軸軸的角位位移根據脈沖沖的頻率率可得被被測軸的的轉速根據A、B兩相的相位超前前滯后關關系可判判斷被測測軸旋轉轉方向ABCP90O倍頻電路路：信號號細分2脈沖編碼碼器PusleEncoderB信號的作作用及其其處理方方式ABCP90O信號細分分2脈沖編碼碼器PusleEncoderB信號的作作用及其其處理方方式Z相的作用用被測軸的的周向定定位基準信號號被測軸的的旋轉圈圈數記數信號號A^B^Z^的作用后續電路路可利用用A、A^兩相實現現差分輸輸入，以以消除遠遠距離傳傳輸的共共模干擾擾Z碼盤轉一一圈2脈沖編碼碼器PusleEncoderC規格及分分辨率規格增量式碼碼盤的規規格是指指碼盤每每轉一圈圈發出的的脈沖數數現在市場場上提供供的規格格從36ppr到105ppr都有選擇①①伺服系系統要求求的分辨辨率②考慮機機械傳動動系統的的參數(如，傳動動比，導導程)分辨率(分辨角)α設增量式式碼盤的的規格為為n線/轉resolution體會“增增量式””有何不足足？2脈沖編碼碼器PusleEncoderD絕對式編編碼器碼盤基片片上有多多圈碼道道，且每每碼道的的刻線數數相等對應每圈圈都有光光電傳感感器輸出信號號的路數數與碼盤盤圈數成成正比檢測信號號按某種種規律編編碼輸出出，故可可測得被被測軸的的周向絕絕對位置置分辨率是是多少？？4~18tracks2脈沖編碼碼器PusleEncoderD絕對式編編碼器帶來什么么樣的新新特點呢呢？編碼循序序與位置置循序相相一致但可能產產生非單單值性誤誤差2脈沖編碼碼器PusleEncoderEGray循環碼GrayCode是由貝爾爾實驗室室的FrankGray在20世紀40年代提出出的一種種編碼方方法，用用來來在使用用PusleCodeModulation方法傳送送訊號時時避免出出錯。于于1953年取得美美國專利利。GrayCode的編碼方方式不是是唯一的的，這里里討論的的是最常常用的一一種。2脈沖編碼碼器PusleEncoderEGray循環碼編碼方法法它是從二二進制碼碼轉換而而來的：：將二進進制碼與與其本身身右移一位位后的數碼碼作不進位加加法，得出的的結果即即為格雷雷碼110010102脈沖編碼碼器PusleEncoderEGray循環碼2脈沖編碼碼器PusleEncoderF光電編碼碼器的應應用特點點非接觸測測量，無無接觸磨磨損，碼碼盤壽命命長，精精度保證證性好允許測量量轉速高高，精度度較高光電轉換換，抗干干擾能力力強體積小，，便于安安裝，適適合于機機床運行行環境結構復雜雜，價格格高，光光源壽命命短碼盤基片片為玻璃璃，抗沖沖擊和抗抗震動能能力差Anyquestions？3旋轉變壓壓器A從變壓器器到旋轉轉變壓器器3旋轉變壓壓器A從變壓器器到旋轉轉變壓器器3旋轉變壓壓器A從變壓器器到旋轉轉變壓器器調制波的的峰值角位置解調后的的值3旋轉變壓壓器A從變壓器器到旋轉轉變壓器器調制波的的峰值角位置解調后的的值3旋轉變壓壓器B實際應用用的工作作方式3旋轉變壓壓器B實際應用用的工作作方式鑒相方式式幅值相同同，頻率率相同相位相差差900正弦交變變電壓垂直布置置匝數相同同鑒相器phasedetector相位比較器器鑒相電路3旋轉變壓器器B實際應用的的工作方式式3旋轉變壓器器B實際應用的的工作方式式鑒幅方式鑒幅電路？？機械角電氣角跟蹤3旋轉變壓器器C結構3旋轉變壓器器C結構3旋轉變壓器器D應用特點結構簡單，，工作可靠靠對環境要求求低信號輸出幅幅度大抗干擾能力力強極對數大于于1時的情況，，多次過零零點的問題題；一個導程內內的相對測測量，如何何變成絕對對測量；4感應同步器器A感應同步器器結構sincos節距2τ節距（0.5mm）絕緣粘膠銅箔鋁箔耐切削液涂層基板(鋼、銅)定尺滑尺滑尺定尺4感應同步器器A感應同步器器結構利用電磁耦耦合原理，，將位移或或轉角轉變變為電信號號，借以進進行位置檢檢測和反饋饋控制直線式感應同步器器中有定尺尺和滑尺兩兩部分，定定尺與滑尺尺平行安裝裝，且保持持一定間隙隙。定尺固固定不動，，當滑尺移移動。定尺尺上的繞組組是連續分分布的。滑滑尺有兩個個激磁繞組組，即正弦弦繞組A和余弦繞組組B，它們在空間間位置上相相差1／4節距，節節距用2τ表示，其值值一般為2mm。4感應同步器器A感應同步器器結構4感應同步器器A感應同步器器結構4感應同步器器A感應同步器器結構4感應同步器器B工作原理U0U0θ1USUSUSUSUS定尺滑尺如果在滑尺尺的兩個繞繞組(正、余弦繞繞組)中通以滿足不同條條件的電壓壓，也可以得得到兩種典典型的工作作方式：鑒相工作方方式和鑒幅幅工作方式式。4感應同步器器B工作原原理鑒相工工作方方式給滑尺尺的兩兩個正正余弦弦繞組組分別別供以以頻率和和幅值值相同同，相相位差差為90°°的勵磁磁信號號定尺繞繞組中中分別別產生生的感感應電電動勢勢為：：定尺上上輸出出的感感應電電壓為為：4感應同同步器器B工作原原理鑒相工工作方方式θ滑尺相相對定定尺的的空間間相位位角與滑尺尺相對對于定定尺位位移x的關系系為：：定尺上上輸出出的感感應電電壓為為：4感應同同步器器B工作原原理鑒幅工工作方方式給滑尺尺的兩兩個正正余弦弦繞組組分別別供以以頻率和和相位位相同同，幅幅值變變化的正弦弦勵磁磁信號號在定尺尺繞組組上輸輸出的的感應應電動動勢：：4感應同同步器器B工作原原理鑒幅工工作方方式4感應同同步器器C應用中中的注注意事事項測量距距離長長：通通過接接長可可滿足足大行行程測測量的的要求求。在安裝裝方面面：保證安安裝精精度（（安裝裝面的的精度度、定定尺與與滑尺尺的相相對位位置精精度、、接縫縫的調調整精精度））加裝防防護裝裝置（（避免免切屑屑、油油污、、灰塵塵的影影響））在電氣氣方面面：要保證證激磁磁電壓壓波形形的對對稱性性和保保真性性。Summary位置檢檢測裝裝置的的作用用和基基本要要求編碼器器增量式式脈沖沖編碼碼器絕對式式脈沖沖編碼碼器工作原原理格雷碼碼和格格雷碼碼盤旋轉變變壓器器結構工作原原理特點和和使用用注意意事項項鑒幅方方式