文档介绍：第 5 章数控检测技术
11/10/2017
概述
组成:位置测量装置是由检测元件(传感器)和信号处理装置组成的。
作用:实时测量执行部件的位移和速度信号,并变换成位置控制单元所要求的信号形式,将运动部件现实位置反馈到位置控制单元,以实施闭环控制。它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分。
闭环数控机床的加工精度在很大程度上是由位置检测装置的精度决定的,在设计数控机床进给伺服系统,尤其是高精度进给伺服系统时,必须精心选择位置检测装置。
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检测装置的分类
数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。 ☆安装的位置及耦合方式—直接测量和间接测量; ☆测量方法—增量型和绝对型; ☆检测信号的类型—模拟式和数字式; ☆运动型式—回转型和直线型; ☆信号转换的原理—光电效应、光栅效应、电磁感应原理、
压电效应、压阻效应和磁阻效应等。
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数控机床检测装置分类
分类
增量式
绝对式
位移
传感器
回转型——脉冲编码器、自整角机、旋转变压器、圆感应同步器、光栅角度传感器、圆光栅、圆磁栅
多极旋转变压器、绝对脉冲编码器绝对值式光栅、三速圆感应同步器、磁阻式多极旋转变压器
直线型——直线应同步器、光栅尺、磁栅尺、激光干涉仪霍耳位置传感器
三速感应同步器、绝对值磁尺、光电编码尺、磁性编码器
速度
传感器
交、直流测速发电机、数字脉编码式速度传感器、霍耳速度传感器
速度—角度传感器(Tachsyn)、数字电磁、磁敏式速度传感器
电流
传感器
霍耳电流传感器
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传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性,主要如下。
称作精度。高精度和高速实时测量。
。
、一致。
,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。迟滞小。
其它: 可靠,抗干扰性强、使用维护方便、成本低等。
数控测量装置的性能指标及要求
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旋转变压器
5
4
3
1
8
7
6
2
图5﹒1 旋转变压器结构示意 1-转轴 2-轴承 3-机壳 4-转子铁心 5-定子铁心 6-端盖 7-电刷 8-集电环
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旋转变压器(Resolver)简称旋变,又称作解算器或分解器。
分类:有电刷、集电环结构和无刷结构
单对极元件、多对极元件(或称多极元件)
工作原理:电磁感应
旋转变压器的结构和工作原理
定子
转子
S1
R1
S2
S3
S4
R2
R3
R4
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E2= KV 1 cos α= KV m sinωtcos α
α=90° E 2 = 0
α=0° E 2 = KV m SINωt
式中: E 2—转子绕组感应电势; V1—定子绕组励磁电压 V1=Vmsinωt;
Vm—电压信号幅值; α—定、转子绕组轴线间夹角; K—变压比
(即绕组匝数比)
旋转变压器的结构和工作原理
V1=Vmsinωt
V1
V1
E 2=0(α= 90°)
E 2=KVmSINωtcosα
E 2= KVmsinωt(α= 0°)
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鉴相方式
Vs=Vmsinωt
Vc=Vmcosωt
E2= KV m cosα- KV csinα
= KV m (sinωtcosα- cosωtsinα)
= KV m sin(ωt-α)
2 旋转变压器的应用
VS
VS
Vs
Vc
E2
定子两相绕组励磁
转子输出信号的相位角(ωt-α)与转子的偏转角之间有着严格的对应关系。
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Vs=Vmsinα电sinωt
Vc=Vmcosα电sinωt
E2 = KV m cosα机- KV csinα机
= KV m sinωt(sinα电cosα机- cos电sinα机
= KV m sin(α电-α机) sinωt
2 旋转变压器的应用
VS
VS
Vs
Vc
E2
定子两相绕组励磁
感应电势(E2)是以ω为角频率、以Vm sin(α电-α机)为幅值的交变电压信号。若电气角α电已知,只要测出E2 幅值(利用E2 =0),便可间接的求出机械角α机,从而得出被测角位移。
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