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1、第六章第六章 位移检测位移检测第一页，本课件共有49页组成：组成：一、计算机数控系统的组成及各部分功能程序程序输入设备输入设备计算机计算机数字控数字控制装置制装置（CNC装置）装置）可可 编编 程程 控控制器（制器（PLC）主轴控制单元主轴控制单元速度控制单元速度控制单元输出设备输出设备主轴电机主轴电机进给电机进给电机位置检测器位置检测器机机床床第二页，本课件共有49页位置检测装置是数控机床的重要组成部位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，作用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环
2、或半闭环控制。构成闭环或半闭环控制。数控机床对位置检测装置的要求如下：数控机床对位置检测装置的要求如下：（1）工作可靠，抗干扰能力强；工作可靠，抗干扰能力强；（2）满足精度和速度的要求；满足精度和速度的要求；（3）安装，维护方便，适合机床工作环境；安装，维护方便，适合机床工作环境；（4）成本低。成本低。6.2 6.2 位移位移 速度速度 位置检测装置位置检测装置第三页，本课件共有49页二、检测装置的类型二、检测装置的类型1)1)直直线线位移位移测测量量 它它是是将将检检测测装装置置直直接接安安装装在在机机床床拖拖板板上上，直直接接测测量量机机床床坐坐标标的的直直线线位位移移量量，因因此此也也称
3、称直直接接测测量量，作作为为全全闭闭环环伺伺服服系系统统的的位置反位置反馈馈用。用。缺点缺点:是测量装置要和工作台行程等长，所是测量装置要和工作台行程等长，所以在大型数控机床上受到一定限制。以在大型数控机床上受到一定限制。1 1按检测对象不同分类按检测对象不同分类按检测对象不同分类按检测对象不同分类第四页，本课件共有49页2)2)转动转动角度角度测测量量 它是将它是将检测检测装置安装在装置安装在驱动电动驱动电动机机轴轴上或上或滚滚珠珠丝丝杠上，通杠上，通过检测转动过检测转动件的角位移来件的角位移来间间接接测测量机床坐量机床坐标标的直的直线线位移量，因此也称位移量，因此也称为间为间接接测测量，作
4、量，作为为半半闭环闭环伺服系伺服系统统的位置反的位置反馈馈用。用。优优点点:是是测测量方便可靠、无量方便可靠、无长长度限制。度限制。缺缺点点:是是测测量量信信号号中中增增加加了了由由回回转转运运动动转转变变为为直直线线运运动动的的传传动动链链误误差差，从从而而影影响响其其测测量精度。量精度。第五页，本课件共有49页2 2按其按其检测检测信号的信号的选选取分取分类类 1)1)数字式数字式测测量量 它它是是将将被被测测位位移移量量转转换换为为脉脉冲冲个个数数，即即数数字字形形式式来来表表示示，具具有有信信号号处处理理简简单单，抗抗干干扰扰性性强强等等优优点。点。2)2)模模拟拟式式测测量量 它它是
5、是将将被被测测位位移移量量转转换换为为连连续续变变化化的的模模拟拟电电量量来来表表示示，如如电电压压幅幅值值变变化化、相相位位的的变变化化等等。因因此此，它它对对信信号号处处理理的的方方法法相相对对来来说说比比较较复复杂杂，并并且且需需增增加加滤滤波波器器等等，来来提提高高抗抗干干扰扰性。性。第六页，本课件共有49页3 3 3 3按其按其按其按其测测测测量的相量的相量的相量的相对值对值对值对值不同分不同分不同分不同分类类类类 1)1)增量式增量式测测量量 它它只只测测相相对对位位移移量量，其其特特点点是是测测量量装装置置较较简简单单，对对任任何何一一个个中中间间点点都都可可作作为为测测量量的的
6、起起点点，而而移移动动距距离离是是由由测测量量信信号号计计数数累累加加所所得得，一一旦旦计计数数有有误误，以以后后测测量量所所得得结结果果则则完完全全错错误误。因因此，在增量式此，在增量式检测检测系系统统中基点特中基点特别别重要。重要。第七页，本课件共有49页2)2)绝对绝对式式测测量量 绝绝对对式式测测量量装装置置对对于于被被测测量量的的任任意意一一点点位位置置均均由由固固定定的的零零点点标标起起，每每一一个个被被检检点点都都有有一一个个相相应应的的测测量量值值。装装置置的的结结构构较较增增量量式式复复杂杂，如如编编码码盘盘，对对应应于于码盘码盘的每一个角度位置便有一的每一个角度位置便有一组
7、组二二进进制位数。制位数。显显然然，分分辨辨精精度度要要求求愈愈高高，量量程程愈愈大大，则则所所要求的二要求的二进进制位数也愈多，制位数也愈多，结结构也就愈复构也就愈复杂杂。第八页，本课件共有49页4 4按按检测检测装置的名称分装置的名称分类类 常常用用的的有有光光电电盘盘、编编码码盘盘、旋旋转转变变压压器器、感感应应同步器、光同步器、光栅栅、磁尺等。、磁尺等。第九页，本课件共有49页综综合上述各种分合上述各种分类类方法，可用方法，可用下下表表示。表表示。第十页，本课件共有49页 1.旋转变压器旋转变压器一、结构与工作原理一、结构与工作原理 旋转变压器是一种旋转变压器是一种角位移角位移测量装置
8、，由定子和转子测量装置，由定子和转子组成。组成。旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定旋转变压器的工作原理与普通变压器基本相似，其中定子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。转子绕组作为子绕组作为变压器的一次侧，接受励磁电压。转子绕组作为变压器的二次侧，通过电磁耦合得到感应电压，只是其输出变压器的二次侧，通过电磁耦合得到感应电压，只是其输出电压大小与转子位置有关。电压大小与转子位置有关。旋转变压器通过测量电动机或被测轴的转角来间接测旋转变压器通过测量电动机或被测轴的转角来间接测量工作台的位移。量工作台的位移。旋转变压器分为单极和多极形式，先分析一下单极工作旋转变压器分为单极和多极形式
9、，先分析一下单极工作情况。情况。234第十一页，本课件共有49页如图所示，定子和转子各有一对磁极，设加到如图所示，定子和转子各有一对磁极，设加到定子绕组励磁电压为定子绕组励磁电压为 ，当转子，当转子绕组的磁轴自垂直位置转过一定角度时，转子绕组的磁轴自垂直位置转过一定角度时，转子绕组中产生的感应电压为绕组中产生的感应电压为当转子转过当转子转过900，两磁轴平行，此时转子绕组，两磁轴平行，此时转子绕组中感应电压最大，即中感应电压最大，即 。U1U1U1定子定子转子转子U2U2U21=00=1=900第十二页，本课件共有49页二、应用二、应用 旋转变压器典型工作方式，鉴相式和鉴幅式。旋转变压器典型工
10、作方式，鉴相式和鉴幅式。鉴相式鉴相式 是根据感应输出电压的是根据感应输出电压的相位相位来检测位移量；来检测位移量；鉴幅式鉴幅式 是根据感应输出电压的是根据感应输出电压的幅值幅值来检测位移量。来检测位移量。1.1.鉴相工作方式鉴相工作方式 给定子两绕组分别通以幅值相同、频率相同、相位给定子两绕组分别通以幅值相同、频率相同、相位差差90900 0的交流励磁电压，即的交流励磁电压，即 第十三页，本课件共有49页 这两个励磁电压在转子绕组中都产生了感应电这两个励磁电压在转子绕组中都产生了感应电压，如上图所示，根据线性叠加原理，转子中的感压，如上图所示，根据线性叠加原理，转子中的感应电压应为这两个电压的
11、代数和：应电压应为这两个电压的代数和：定子定子转子转子VCVSV2第十四页，本课件共有49页 由式可见，转子输出电压的相位角和转子的偏由式可见，转子输出电压的相位角和转子的偏转角之间有严格的对应关系，这样，只要检测出转角之间有严格的对应关系，这样，只要检测出转子输出电压的相位角，就可知道转子的转角。转子输出电压的相位角，就可知道转子的转角。由于旋转变压器的转子和被测轴连接在一起，所由于旋转变压器的转子和被测轴连接在一起，所以，被测轴的角位移就知道了以，被测轴的角位移就知道了。2.鉴幅工作方式鉴幅工作方式 给定子的两个绕组分别通以频率相同、相给定子的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按
12、正弦和余弦变化的交流位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即激磁电压，即第十五页，本课件共有49页由式可见，转子感应电压的幅值随转子的偏转角由式可见，转子感应电压的幅值随转子的偏转角而变化，测量出幅值即可求得转角。而变化，测量出幅值即可求得转角。如果将旋转变压器装在数控机床的滚珠丝如果将旋转变压器装在数控机床的滚珠丝杠上，当角从杠上，当角从00到到3600时，丝杠上的螺母带动工作时，丝杠上的螺母带动工作台移动了一个导程，间接测量了执行部件的直线位台移动了一个导程，间接测量了执行部件的直线位移。测量所走过的行程时，可加一个计数器，累计移。测量所走过的行程时，可加一个计数器，累计所转的转
13、数，折算成位移总长度。所转的转数，折算成位移总长度。则转子上的叠加电压为则转子上的叠加电压为第十六页，本课件共有49页1）结构与工作原理）结构与工作原理 感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置，感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置，属模拟式测量，二者工作原理相同，其输出电压随被属模拟式测量，二者工作原理相同，其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。测直线位移或角位移而改变。感应同步器按其结构特点一般分为感应同步器按其结构特点一般分为直线式直线式和和旋转式旋转式两两种：种：直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，用于直线位直线式感应同步器由定尺和滑尺组成，用于直线位移测量。移测量。旋转式感应同步
14、器由转子和定子组成，用于角位移旋转式感应同步器由转子和定子组成，用于角位移测量。测量。以直线式感应同步器为例，介绍其结构和工作原理。以直线式感应同步器为例，介绍其结构和工作原理。2.感应同步器感应同步器第十七页，本课件共有49页结构：结构：直线感应同步器相当于一个展开的多极旋转变压器，如图所示，定直线感应同步器相当于一个展开的多极旋转变压器，如图所示，定尺和滑尺的基板采用与机床热膨胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘尺和滑尺的基板采用与机床热膨胀系数相近的钢板制成，钢板上用绝缘粘结剂贴有铜箔，并利用腐蚀的办法做成图示的印刷绕组。长尺叫定尺，粘结剂贴有铜箔，并利用腐蚀的办法做成图示的印刷绕组。长尺
15、叫定尺，安装在机床床身上，短尺为滑尺，安装于移动部件上，两者平行放置，安装在机床床身上，短尺为滑尺，安装于移动部件上，两者平行放置，保持保持0.250.05mm间隙。间隙。感感应应同同步步器器两两个个单单元元绕绕组组之之间间的的距距离离为为节节距距，滑滑尺尺和和定定尺尺的的节节距距均均为为2mm，这这是是衡衡量量感感应应同同步步器器精精度度的的主主要要参参数数。标标准准感感应应同同步步器器定定尺尺长长250mm，滑滑尺尺长长100mm，节节距距为为2mm。定定尺尺上上是是单单向向、均均匀匀、连连续续的的感感应应绕绕组组，滑滑尺尺有有两两组组绕绕组组，一一组组为为正正弦弦绕绕组组，另另一一为为余
16、余弦弦绕绕组组。当当正正弦弦绕绕组组与与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4节距。节距。定尺滑尺余弦绕组正弦绕组V2VsVc2t2t/4第十八页，本课件共有49页定 尺滑A尺Bt241位Ct221置Dt243Et2EAV2MN正弦绕组余弦绕组BDCOP工作原理：工作原理：第十九页，本课件共有49页二、应用二、应用 感应同步器典型工作方式，鉴相式和鉴幅式。感应同步器典型工作方式，鉴相式和鉴幅式。鉴相式鉴相式 是根据感应输出电压的相位来检测位移量；是根据感应输出电压的相位来检测位移量；鉴幅式鉴幅式 是根据感应输出电压的幅值来检测位移量。是根据感应输出电
17、压的幅值来检测位移量。1.1.鉴相工作方式鉴相工作方式 给正、余弦两绕组分别通以幅值相同、频率相同、相给正、余弦两绕组分别通以幅值相同、频率相同、相位差位差90900 0的交流励磁电压，即的交流励磁电压，即第二十页，本课件共有49页在定尺的感应电压应为：在定尺的感应电压应为：滑尺直线位移量滑尺直线位移量x x与与 之间的关系为：之间的关系为：第二十一页，本课件共有49页2.鉴幅工作方式鉴幅工作方式 给滑尺的两个绕组分别通以频率相同、相位给滑尺的两个绕组分别通以频率相同、相位相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电相同、幅值分别按正弦和余弦变化的交流激磁电压，即压，即在定尺绕组的感应电势为：在
18、定尺绕组的感应电势为：为定尺、滑尺实际相位角。为定尺、滑尺实际相位角。第二十二页，本课件共有49页2.鉴幅工作方式鉴幅工作方式 设设 感应电势与感应电势与 成正比，即成正比，即V随给定的位移随给定的位移量量 与工作台实际位移与工作台实际位移 的差值的差值 成正比变化。成正比变化。则：则：当当 较小时，有较小时，有第二十三页，本课件共有49页感应同步器的特点：感应同步器的特点：1 1）精度高）精度高极对数多，平均效应产生的测量精度比制造精度高，极对数多，平均效应产生的测量精度比制造精度高，定、滑尺间无机械转换环节，测量结果只受本身精度定、滑尺间无机械转换环节，测量结果只受本身精度的影响。的影响。
19、2 2）测量长度不受限制，可多块尺相接安装。）测量长度不受限制，可多块尺相接安装。3 3）对环境的适应性强）对环境的适应性强金属基尺与安装部件材料的膨胀系数相近，温度变化时，热金属基尺与安装部件材料的膨胀系数相近，温度变化时，热膨胀相同，不影响测量精度。膨胀相同，不影响测量精度。4 4）维护简单，寿命长）维护简单，寿命长定、滑尺无接触，无磨损，安装简单。要装防护罩。定、滑尺无接触，无磨损，安装简单。要装防护罩。第二十四页，本课件共有49页3.光栅光栅光栅种类较多。根据光线在光栅中是透射还是反射分为光栅种类较多。根据光线在光栅中是透射还是反射分为透射光栅和反射光栅，透射光栅分辨率较反射光栅高，其
20、透射光栅和反射光栅，透射光栅分辨率较反射光栅高，其检测精度可达检测精度可达1m以上。从形状上看，又可分为圆光栅和以上。从形状上看，又可分为圆光栅和直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直线光栅用于检测直线光栅。圆光栅用于测量转角位移，直线光栅用于检测直线位移。两者工作原理基本相似，本节着重介绍一种应直线位移。两者工作原理基本相似，本节着重介绍一种应用比较广泛的透射式直线光栅。用比较广泛的透射式直线光栅。光栅尺的结构光栅尺的结构直直线线光光栅栅通通常常包包括括一一长长和和一一短短两两块块配配套套使使用用，其其中中长长的的称称为为标标尺尺光光栅栅或或长长光光栅栅，一一般般固固定定在在机机床床移移动动部
21、部件件上上，要要求求与与行行程程等等长长。短短的的为为指指示示光光栅栅或或短短光光栅栅，装装在在机机床床固固定定部部件件上上。两两光光栅栅尺尺是是刻刻有有均均匀匀密密集集线线纹纹的的透透明明玻玻璃璃片片，线线纹纹密密度度为为25、50、100、250条条/mm等等。线线纹纹之之间间距距离离相相等等，该该间间距距称称为为栅栅距距，测测量量时时它它们们相相互平行放置，并保持互平行放置，并保持0.050.1mm的间隙。的间隙。第二十五页，本课件共有49页26原理：原理：如如果果将将指指示示光光栅栅在在其其自自身身的的平平面面内内转转过过一一个个很很小小的的角角度度，这这样样两两块块光光栅栅的的刻刻线
22、线相相交交，当当平平行行光光线线垂垂直直照照射射标标尺尺光光栅栅时时，则则在在相相交交区区域域出出现现明明暗暗交交替替、间间隔隔相相等等的的粗粗大大条条纹纹，称称为为摩摩尔尔条条纹纹。当当两两光光栅栅尺尺沿沿与与刻刻线线垂垂直直的的方方向向相相对对移移动动时时，莫莫尔尔条条纹纹沿沿刻刻线线方方向向移移动动，当当光光栅栅尺尺移移动动一一个个栅栅距距，莫莫尔尔条条纹纹正正好好移移动动一一个个节节距距。这这样样只只要要通通过过光光电电元元件件检检测测出出莫莫尔尔条条纹纹移移动动的的数数目目和和方方向向，就就可可以以知知道道光光栅栅移移过过了了多多少少个个栅栅距距和和移移动动的方向。的方向。第二十六页
23、，本课件共有49页27工作原理：工作原理：第二十七页，本课件共有49页特点：特点：1.放大作用放大作用 用用W（mm）表表示示莫莫尔尔条条纹纹的的宽宽度度，P(mm)表表示示栅栅距距，为为光光栅栅线线纹纹之之间间的的夹夹角角，如如图所示则有图所示则有 莫莫尔尔条条纹纹宽宽度度W与与角角成成反反比比，越小，放大倍数越大。越小，放大倍数越大。WPWP第二十八页，本课件共有49页2.均化误差作用均化误差作用 莫莫尔尔条条纹纹是是由由光光栅栅的的大大量量刻刻线线共共同同组组成成，例例如如，200条条/mm的的光光栅栅，10mm宽宽的的光光栅栅就就由由2000条条线线纹纹组组成成，这这样样栅栅距距之之间
24、间的的固固有有相相邻邻误误差差就就被被平平均均化化了，消除了栅距之间不均匀造成的误差。了，消除了栅距之间不均匀造成的误差。3.莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例 当当光光栅栅尺尺移移动动一一个个栅栅距距P时时，莫莫尔尔条条纹纹也也刚刚好好移移动动了了一一个个条条纹纹宽宽度度W。只只要要通通过过光光电电元元件件测测出出莫莫尔尔条条纹纹的的数数目目，就就可可知知道道光光栅栅移移动动了了多多少少个个栅栅距距，工工作作台台移移动动的的距距离离可可以以计计算算出出来来。若若光光栅栅移移动动方方向向相相反反，则则莫莫尔尔条条纹纹移移动动方方向向也也相反。相反。第二十九页，本课
25、件共有49页光栅测量系统：光栅测量系统：第三十页，本课件共有49页圆光栅圆光栅第三十一页，本课件共有49页32 编编码码器器是是一一种种旋旋转转式式测测量量元元件件，通通常常装装在在被被检检测测轴轴上上（或或同同步步带带联联接）；随被测轴一起转接）；随被测轴一起转4.编码器编码器动动，可可将将被被测测轴轴的的角角位位移移转转换换为为增增量量脉脉冲冲形形式式或或绝绝对对式式的的代代码码形形式式。根根据据内内部部结结构构和和检检测测方方式式，编编码码器器可可分分为为接接触触式式、光光电电式式和和电电磁磁式式3种种。其其中中，光光电电编编码码器器在在数数控控机机床床上上应应用用较较多多，由由霍霍尔尔
26、效效应应构构成成的的电电磁编码器则可用作速度检测元件。磁编码器则可用作速度检测元件。第三十二页，本课件共有49页33（一）接触式（一）接触式编码编码器器 接接触触式式编编码码器器是是一一种种绝绝对对式式的的检检测测装装置置，可可直直接接把把被被测测转转角角用用数数字字代代码码表表示示出出来来，且且每每一一个个角角度度位位置置均均有有其其对对应应的的测测量量代代码码，因因此此这这种种测测量量方方式式即即使使断断电电或切断或切断电电源，也能源，也能读读出出转动转动角度。角度。接接触触式式编编码码器器体体积积小小，输输出出信信号号功功率率大大，但但易易磨磨损损，寿寿命命短短且且转转速速不不能能太高。
27、太高。第三十三页，本课件共有49页34（二）（二）光光电电式式编码编码器器 光光电电式式编编码码器器是是一一种种光光电电式式转转角角检检测测装装置置。编编码码器器用用透透明明及及不不透透明明区区域域按按一一定定编编码码构构成成，根根据据其其编编码码方方式式不不同同，可可分分为为增增量量式式光光电电编编码码器器和和绝绝对对式光式光电编码电编码器。器。增增量量式式光光电电编编码码器器可可通通过过光光电电转转换换将将被被测测轴轴的的角角位位移移增增量量转转换换成成相相应应的的脉脉冲冲数数字字量量，然然后后由由微微机机数数控控系系统统或或计计数数器器计数得到角位移量和直线位移量。计数得到角位移量和直线
28、位移量。第三十四页，本课件共有49页35增量式光电编码器增量式光电编码器第三十五页，本课件共有49页36光电编码器需解决的两个问题：光电编码器需解决的两个问题：1、正反向辨别、正反向辨别 2、掉电位置记忆、掉电位置记忆 为了测量出转向，光澜为了测量出转向，光澜板的两个窄缝距离比编码板的两个窄缝距离比编码器两个窄缝之间的距离小器两个窄缝之间的距离小1/4节距，使两个光敏元件节距，使两个光敏元件的输出信号相差的输出信号相差/2相位。相位。如果将其输出的脉冲信如果将其输出的脉冲信号经频率号经频率电压变换后，得电压变换后，得到与转轴转速成正比的电压到与转轴转速成正比的电压信号，它就是速度反馈信号。信号
29、，它就是速度反馈信号。第三十六页，本课件共有49页37 C相产生的脉冲叫基准脉冲相产生的脉冲叫基准脉冲,也叫零点脉冲也叫零点脉冲,在数控车床主轴末端通常就使用增量式光栅编在数控车床主轴末端通常就使用增量式光栅编码器，来检测主轴的位置，以保证切削螺纹时码器，来检测主轴的位置，以保证切削螺纹时不会乱扣。不会乱扣。例如，例如，J1CJK6146型数控车床主轴编码器型数控车床主轴编码器就采用增量式光栅编码器就采用增量式光栅编码器LF-90BM-CO5D；MJ-520数控车床主轴编码器采用的是数控车床主轴编码器采用的是Y615-720型增量式圆光栅编码器。此外，增量式光型增量式圆光栅编码器。此外，增量式
30、光栅编码器也可以用于高速旋转的转数计数或栅编码器也可以用于高速旋转的转数计数或加工中心等数控机床上的主轴准停信号。加工中心等数控机床上的主轴准停信号。第三十七页，本课件共有49页绝对式编码盘绝对式编码盘 它它是是一一种种直直接接编编码码式式的的测测量量元元件件。它它把把被被测测转转角角转转换换成成相相应应的的代代码码指指示示绝绝对对位位置置，没没有积累误差。有积累误差。编码盘编码盘有光有光电电式、接触式和式、接触式和电电磁式三种。磁式三种。接触式易磨接触式易磨损损，不易高速；光，不易高速；光电电式和式和电电磁式是非磁式是非接触式，允接触式，允许许用于高速。因此，最常用的是光用于高速。因此，最常
31、用的是光电电式式编码盘编码盘。第三十八页，本课件共有49页1 1结结构及工作原理构及工作原理 第三十九页，本课件共有49页 四四位位编编码码盘盘，其其分分辨辨角角360/2360/24 422.522.5。如如用用n n位位编编码码盘盘，即即分分辨辨角角360/2360/2n n，所以所以n n越大，分辨角度就越小，精确度也就越高。越大，分辨角度就越小，精确度也就越高。目目前前接接触触式式码码盘盘一一般般可可以以做做到到9 9位位二二进进制，而光制，而光电电式式码盘码盘可做到可做到1818位二位二进进制。制。第四十页，本课件共有49页2 2格雷格雷码盘码盘 在在实际应实际应用中，二用中，二进进
32、制制码盘盘码盘盘上上图图案案变变化化较较大，大，对码盘对码盘制作和制作和电电刷安装要求十分刷安装要求十分严严格，否格，否则则就会就会产产生非生非单值单值性性误误差，即容易差，即容易产产生生读读数数错误错误。例如，当例如，当电电刷由位置刷由位置01110111向位置向位置10001000过过渡渡时时，若若电电刷安装位置不准或接触不良，可能会出刷安装位置不准或接触不良，可能会出现现8 8到到1515之之间间的任一的任一个个十十进进制数。制数。为为了消除了消除这这种非种非单值单值性性误误差，可采用二差，可采用二进进制制循循环码盘环码盘(格雷格雷码盘码盘)。第四十一页，本课件共有49页第四十二页，本课
33、件共有49页43分分类类：线线速度型速度型 角速度型角速度型常用的速度常用的速度传传感器：感器：测测速速发电发电机机 脉冲脉冲编码编码器器二、速度二、速度传传感器感器第四十三页，本课件共有49页结结构与工作原理：构与工作原理：1.直流直流测测速速发电发电机机44R1第四十四页，本课件共有49页45特点：特点：输输出出电电压压与与转转速速严严格格成成线线形关系；形关系；输输出出电电势势与与转转速速比比的的斜斜率大。率大。2.交流交流测测速速发电发电机机U2的有效的有效值值E2为为：结结构与工作原理：构与工作原理：第四十五页，本课件共有49页脉冲编码器脉冲编码器 脉冲编码器是一种回转编码器，可以脉
34、冲编码器是一种回转编码器，可以用来测相对位移，单位时间内的相对角位用来测相对位移，单位时间内的相对角位移就是角速度移就是角速度第四十六页，本课件共有49页47 位置检测元件分为位置检测元件分为接触式接触式和和接近式接近式两种。两种。接触式位置检测元件必须与被测物接触才接触式位置检测元件必须与被测物接触才能产生信号，如微动开关、行程开关等，能产生信号，如微动开关、行程开关等，而接近式无需直接接触，检测元件与被测而接近式无需直接接触，检测元件与被测物之间通过光电、电磁或超声波等获得信物之间通过光电、电磁或超声波等获得信号，如电磁式接近开关。号，如电磁式接近开关。接触式可靠性高、寿命有限接触式可靠性
35、高、寿命有限，用于限位，用于限位;接近式无磨损、寿命长。接近式无磨损、寿命长。三、三、位置检测元件位置检测元件第四十七页，本课件共有49页48数控机床常用的几种位置检测元件数控机床常用的几种位置检测元件第四十八页，本课件共有49页6-1 6-1 增量式编码器的结构有何特点？怎样增量式编码器的结构有何特点？怎样确定它的旋转方向？确定它的旋转方向？6-4 6-4 透射光栅中的莫尔条纹有何特点？为什透射光栅中的莫尔条纹有何特点？为什么实际测量时是利用莫尔条纹进行测量？么实际测量时是利用莫尔条纹进行测量？6-7 6-7 鉴相型和鉴幅型感应同步器的测量系鉴相型和鉴幅型感应同步器的测量系统中，对滑尺的正、余弦绕组的励磁电压统中，对滑尺的正、余弦绕组的励磁电压有何要求？有何要求？第六章第六章 作业作业第四十九页，本课件共有49页