测量与反馈装置A.ppt

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RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术测量与反馈装置测量与反馈装置Chapter5MeasurementandFeedbackEquipmentRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1133225544概述概述旋转变压器旋转变压器脉冲编码器脉冲编码器感应同步器感应同步器光栅光栅XXX66本章小结本章小结RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1概述IntroductionA组成组成位置测量装置是由检测元件检测元件（传感器，sensor）和信信号处理装置号处理装置组成的。

B作用作用实时测量执行部件的位移和速度信号位移和速度信号，并变换成位置控制单元所要求的信号形式信号形式，将运动部件现实位置反位置反馈到馈到位置控制单元，以实施闭环控制闭环控制。

它是闭环、半闭环进给伺服系统的重要组成部分重要组成部分。

RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1概述IntroductionB作用作用闭环数控机床的加工精度加工精度在很大程度上是由位置检由位置检测装置的精度决定的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必须精心选择位置检测装置装置。

accuracyRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1概述IntroductionC进给伺服系统对位置测量装置的要求进给伺服系统对位置测量装置的要求u高可靠性和高抗干扰性u能满足精度和速度的要求u使用维护方便u成本低受温度、湿度的影响小受温度、湿度的影响小工作可靠工作可靠精度保持性精度保持性好好抗干扰能力抗干扰能力强强位置检测装置分辨率应高于数控机床位置检测装置分辨率应高于数控机床的分辨率的分辨率（一个数量级一个数量级）位置检测装置最高允许的检测速度应位置检测装置最高允许的检测速度应高于数控机床的最高运行速度高于数控机床的最高运行速度RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1概述IntroductionD位置测量装置的分类位置测量装置的分类u按输出信号的形式分类按输出信号的形式分类u按测量基点的类型分类按测量基点的类型分类u按检测元件的运动形式分类按检测元件的运动形式分类数字式数字式digital模拟式模拟式analog增量式增量式incremental绝对式绝对式absolute回转式回转式revolving直线式直线式linearRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术1概述IntroductionD位置测量装置的分类位置测量装置的分类RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoder脉冲编码器又称脉冲编码器又称码盘码盘，是一种，是一种回转式数字测量回转式数字测量元件，元件，通常装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的通常装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲角位移转换为增量脉冲形式形式或绝对式代码或绝对式代码形式形式根据内部结构和检测方式码盘可分为根据内部结构和检测方式码盘可分为接触式接触式、光电式光电式和和电磁式电磁式三种。

其中，光电码盘在数控机床上应用较多，三种。

其中，光电码盘在数控机床上应用较多，而由霍尔效应构成的电磁码盘则而由霍尔效应构成的电磁码盘则可用作速度检测元件可用作速度检测元件RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderA增量式脉冲编码器的结构及工作原理增量式脉冲编码器的结构及工作原理RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderB信号的作用及其处理方式信号的作用及其处理方式nA、B两相的作用两相的作用根根据据脉脉冲冲的的数数目目可可得得出出被被测轴的角位移测轴的角位移根根据据脉脉冲冲的的频频率率可可得得被被测测轴的转速轴的转速根根据据A、B两两相相的的相相位位超超前前滞滞后后关关系系可可判判断断被被测测轴轴旋旋转方向转方向ABCP90O倍频电路：

信号细分倍频电路：

信号细分RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderB信号的作用及其处理方式信号的作用及其处理方式ABCP90O信号细分信号细分RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderB信号的作用及其处理方式信号的作用及其处理方式nZ相的作用相的作用被测轴的周向定位被测轴的周向定位基准信号基准信号被测轴的旋转圈数被测轴的旋转圈数记数信号记数信号nABZ的作用的作用后续电路可利用后续电路可利用A、A两相实现两相实现差分输入，以消除远距离传输的差分输入，以消除远距离传输的共模干扰共模干扰Z码盘转一圈RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderC规格及分辨率规格及分辨率n规格规格增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数增量式码盘的规格是指码盘每转一圈发出的脉冲数现在市场上提供的规格从现在市场上提供的规格从36ppr到到105ppr都有都有选择选择伺服系统要求的分辨率伺服系统要求的分辨率考虑机械传动系统的参数考虑机械传动系统的参数（如，传动比，导程如，传动比，导程）n分辨率分辨率（分辨角分辨角）设增量式码盘的规格为设增量式码盘的规格为n线线/转转resolution体会体会“增量增量式式”有何不足？

有何不足？

RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderD绝对式编码器绝对式编码器l码盘基片上有多圈码道，且每码道的码盘基片上有多圈码道，且每码道的刻线数相等刻线数相等l对应每圈都有光电传感器对应每圈都有光电传感器l输出信号的路数与码盘圈数成正比输出信号的路数与码盘圈数成正比l检测信号按某种规律编码输出，故可检测信号按某种规律编码输出，故可测得被测轴的周向绝对位置测得被测轴的周向绝对位置分辨率是多少？

分辨率是多少？

418tracksRaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderD绝对式编码器绝对式编码器带来什么样的带来什么样的新特点呢？

新特点呢？

u编码循序与位置编码循序与位置循序相一致循序相一致u但可能产生非单但可能产生非单值性误差值性误差RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderEGray循环码循环码GrayCode是由贝尔实验室的FrankGray在20世纪40年代提出的一种编码方法，用来在使用PusleCodeModulation方法传送讯号时避免出错。

于1953年取得美国专利。

GrayCode的编码方式不是唯一的，这里讨论的是最常用的一种。

RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderEGray循环码循环码u编码方法编码方法它是从二进制码转换而来的：

它是从二进制码转换而来的：

将二进制码与其本身将二进制码与其本身右移一位右移一位后的数码作后的数码作不进位加法不进位加法，得出，得出的结果即为格雷码的结果即为格雷码11001010RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderEGray循环码循环码RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术2脉冲编码器PusleEncoderF光电编码器的应用特点光电编码器的应用特点n非接触测量，无接触磨损，码盘寿命长，精度保证性好非接触测量，无接触磨损，码盘寿命长，精度保证性好n允许测量转速高，精度较高允许测量转速高，精度较高n光电转换，抗干扰能力强光电转换，抗干扰能力强n体积小，便于安装，适合于机床运行环境体积小，便于安装，适合于机床运行环境n结构复杂，价格高，光源寿命短结构复杂，价格高，光源寿命短n码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术Anyquestions？

RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器A从变压器到旋转变压器从变压器到旋转变压器RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器A从变压器到旋转变压器从变压器到旋转变压器RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器A从变压器到旋转变压器从变压器到旋转变压器调制波的峰值调制波的峰值角位置角位置解调后的值解调后的值RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器A从变压器到旋转变压器从变压器到旋转变压器调制波的峰值调制波的峰值角位置角位置解调后的值解调后的值RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器B实际应用的工作方式实际应用的工作方式RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器B实际应用的工作方式实际应用的工作方式鉴相方式鉴相方式u幅值相同，频率相同幅值相同，频率相同u相位相差相位相差900u正弦交变电压正弦交变电压u垂直布置垂直布置u匝数相同匝数相同鉴相器鉴相器phasedetector相位比较器相位比较器鉴相电路鉴相电路RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器B实际应用的工作方式实际应用的工作方式RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器B实际应用的工作方式实际应用的工作方式鉴幅方式鉴幅方式鉴幅电路？

鉴幅电路？

机械角机械角电气角电气角跟踪跟踪RaymondDingNumericalControlTechnology机床数控技术机床数控技术3旋转变压器C结构结构RaymondDingNu