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1、会计学1数控机床数控机床(sh kn j chun)结构原理结构原理与应用数控机床与应用数控机床(sh kn j chun)检检测装置测装置第一页，共121页。本章本章(bn zhn)要点要点n n本章要点本章要点:n n1掌握检测装置的功能以掌握检测装置的功能以及数控机床对检测装置的要及数控机床对检测装置的要求，能正确判别其检测方式。求，能正确判别其检测方式。n n2掌握编码器的工作掌握编码器的工作(gngzu)原理与应用。原理与应用。n n3掌握光栅的工作掌握光栅的工作(gngzu)原理与应用。原理与应用。n n4掌握磁栅的工作掌握磁栅的工作(gngzu)原理与应用。原理与应用。n n5掌
2、握感应同步器的工作掌握感应同步器的工作(gngzu)原理与应用。原理与应用。n n6掌握测速发电机的工作掌握测速发电机的工作(gngzu)原理与应用。原理与应用。n n7掌握激光在机床位置检掌握激光在机床位置检测上的应用。测上的应用。下一页第1页/共121页第二页，共121页。本章本章(bn zhn)要点要点n n伺服系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统用步进电机作执行元件，不用检测装置伺服系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统用步进电机作执行元件，不用检测装置伺服系统分为开环控制系统和闭环控制系统。开环控制系统用步进电机作执行元件，不用检测装置伺服系统分为开环控制系统和
3、闭环控制系统。开环控制系统用步进电机作执行元件，不用检测装置及反馈。其控制精度及反馈。其控制精度及反馈。其控制精度及反馈。其控制精度(jn(jn d)d)取决于步进电机和丝杠的精度取决于步进电机和丝杠的精度取决于步进电机和丝杠的精度取决于步进电机和丝杠的精度(jn(jn d)d)。闭环控制系统必须有检测。闭环控制系统必须有检测。闭环控制系统必须有检测。闭环控制系统必须有检测环节取得反馈信号，并根据反馈信号来控制伺服电机带动工作台移动，消除实际位置（或速度）与环节取得反馈信号，并根据反馈信号来控制伺服电机带动工作台移动，消除实际位置（或速度）与环节取得反馈信号，并根据反馈信号来控制伺服电机带动工
4、作台移动，消除实际位置（或速度）与环节取得反馈信号，并根据反馈信号来控制伺服电机带动工作台移动，消除实际位置（或速度）与指令位置（或速度）之间的误差。其加工精度指令位置（或速度）之间的误差。其加工精度指令位置（或速度）之间的误差。其加工精度指令位置（或速度）之间的误差。其加工精度(jn(jn d)d)主要由检测装置的精度主要由检测装置的精度主要由检测装置的精度主要由检测装置的精度(jn(jn d)d)决定，而决定，而决定，而决定，而检测装置的精度检测装置的精度检测装置的精度检测装置的精度(jn(jn d)d)通过分辨力来体现。分辨力是位移检测系统所能测量的最小位移量。分辨通过分辨力来体现。分辨
5、力是位移检测系统所能测量的最小位移量。分辨通过分辨力来体现。分辨力是位移检测系统所能测量的最小位移量。分辨通过分辨力来体现。分辨力是位移检测系统所能测量的最小位移量。分辨力的高低不仅取决于检测元件本身也取决于检测线路，分辨力越小，说明检测精度力的高低不仅取决于检测元件本身也取决于检测线路，分辨力越小，说明检测精度力的高低不仅取决于检测元件本身也取决于检测线路，分辨力越小，说明检测精度力的高低不仅取决于检测元件本身也取决于检测线路，分辨力越小，说明检测精度(jn(jn d)d)越高。越高。越高。越高。下一页上一页返回(fnhu)第2页/共121页第三页，共121页。本章本章(bn zhn)要点要
6、点n n如图如图如图如图2-12-1所示为带有位置检测装置的闭环控制系统框图所示为带有位置检测装置的闭环控制系统框图所示为带有位置检测装置的闭环控制系统框图所示为带有位置检测装置的闭环控制系统框图(kungt)(kungt)。图中检测装置包括检测传感器和测量电路，其作。图中检测装置包括检测传感器和测量电路，其作。图中检测装置包括检测传感器和测量电路，其作。图中检测装置包括检测传感器和测量电路，其作用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入微机数控装置用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入微机数控装置
7、用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入微机数控装置用是将位置或速度等被测参数经过一系列转换由物理量转化为计算机所能识别的数字脉冲信号，送入微机数控装置以控制驱动元件正确运转。以控制驱动元件正确运转。以控制驱动元件正确运转。以控制驱动元件正确运转。上一页返回(fnhu)第3页/共121页第四页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n为提高数控机床的加工精度，必须提高测量元件和测量系统的精度，不同的数控机床对测量为提高数控机床的加工精度，必须提高测量元件和测量系统的精度，不同的数控机床对测量为提高数控机床的加工精度，必须提高测量元件和测量系
8、统的精度，不同的数控机床对测量为提高数控机床的加工精度，必须提高测量元件和测量系统的精度，不同的数控机床对测量元件和测量系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。通常大型数控机床以满足速度元件和测量系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。通常大型数控机床以满足速度元件和测量系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。通常大型数控机床以满足速度元件和测量系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同。通常大型数控机床以满足速度要求为主，中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲要求为主，中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲要求为主，
9、中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲要求为主，中、小型和高精度数控机床以满足精度要求为主。选择测量系统的分辨率和脉冲当量时，一般要求比加工精度高一个数量级。当量时，一般要求比加工精度高一个数量级。当量时，一般要求比加工精度高一个数量级。当量时，一般要求比加工精度高一个数量级。n n检测装置的功能检测装置的功能检测装置的功能检测装置的功能 n n检测装置是检测装置是检测装置是检测装置是CNCCNC系统的重要组成部分。其主要作用是把检测到的位移和速度测量信号作为反系统的重要组成部分。其主要作用是把检测到的位移和速度测量信号作为反系统的重要组成部分。其主要作用是把检
10、测到的位移和速度测量信号作为反系统的重要组成部分。其主要作用是把检测到的位移和速度测量信号作为反馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，与数控装置发出的脉冲指令信号进行比较，馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，与数控装置发出的脉冲指令信号进行比较，馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，与数控装置发出的脉冲指令信号进行比较，馈信号，并将反馈信号转换成数字送回计算机，与数控装置发出的脉冲指令信号进行比较，若有偏差，经放大后控制若有偏差，经放大后控制若有偏差，经放大后控制若有偏差，经放大后控制(kngzh)(kngzh)驱动和执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直到偏驱动和执行部件，使其
11、向消除偏差的方向运动，直到偏驱动和执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直到偏驱动和执行部件，使其向消除偏差的方向运动，直到偏差为零。差为零。差为零。差为零。下一页返回(fnhu)第4页/共121页第五页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n检测元件的作用是检测位移和速度，发送反馈信号。在闭环伺服系统中检测装置是必不可少的。检测装置的精度直检测元件的作用是检测位移和速度，发送反馈信号。在闭环伺服系统中检测装置是必不可少的。检测装置的精度直检测元件的作用是检测位移和速度，发送反馈信号。在闭环伺服系统中检测装置是必不可少的。检测装置的精度直检测元件的作用是检测位移和速度，发送反馈信号。在闭
12、环伺服系统中检测装置是必不可少的。检测装置的精度直接接接接(zhji)(zhji)影响数控机床的定位精度和加工精度。影响数控机床的定位精度和加工精度。影响数控机床的定位精度和加工精度。影响数控机床的定位精度和加工精度。n n数控机床对检测装置的要求数控机床对检测装置的要求数控机床对检测装置的要求数控机床对检测装置的要求 n n正由于检测装置对数控机床的精度有直接正由于检测装置对数控机床的精度有直接正由于检测装置对数控机床的精度有直接正由于检测装置对数控机床的精度有直接(zhji)(zhji)影响，所以数控机床对检测装置的要求如下：影响，所以数控机床对检测装置的要求如下：影响，所以数控机床对检测
13、装置的要求如下：影响，所以数控机床对检测装置的要求如下：n n1 1受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。n n2 2在机床执行部件移动范围内，能满足加工精度和加工速度的要求。在机床执行部件移动范围内，能满足加工精度和加工速度的要求。在机床执行部件移动范围内，能满足加工精度和加工速度的要求。在机床执行部件移动范围内，能满足加工精度和加工速度的要求。n n3 3使用维护方便，适合机床的运行
14、环境。使用维护方便，适合机床的运行环境。使用维护方便，适合机床的运行环境。使用维护方便，适合机床的运行环境。上一页下一页返回(fnhu)第5页/共121页第六页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n4 4便于与计算机联接。便于与计算机联接。便于与计算机联接。便于与计算机联接。n n5 5成本低。成本低。成本低。成本低。n n检测方式分类检测方式分类检测方式分类检测方式分类 n n在数控机床上应用的检测装置主要有位置检测和速度检测，其目的是精确控制位置和速度。目前常用的传感器主要在数控机床上应用的检测装置主要有位置检测和速度检测，其目的是精确控制位置和速度。目前常用的传感器主要在数控机
15、床上应用的检测装置主要有位置检测和速度检测，其目的是精确控制位置和速度。目前常用的传感器主要在数控机床上应用的检测装置主要有位置检测和速度检测，其目的是精确控制位置和速度。目前常用的传感器主要有编码器、光栅有编码器、光栅有编码器、光栅有编码器、光栅(gungshn)(gungshn)、磁栅、感应同步器和旋转变压器等。光栅、磁栅、感应同步器和旋转变压器等。光栅、磁栅、感应同步器和旋转变压器等。光栅、磁栅、感应同步器和旋转变压器等。光栅(gungshn)(gungshn)的分辨率一般要优于光电编码的分辨率一般要优于光电编码的分辨率一般要优于光电编码的分辨率一般要优于光电编码器，其次是旋转变压器。对
16、于不同类型的数控机床，根据不同的工作条件和不同的检测要求，应该采用不同的检测器，其次是旋转变压器。对于不同类型的数控机床，根据不同的工作条件和不同的检测要求，应该采用不同的检测器，其次是旋转变压器。对于不同类型的数控机床，根据不同的工作条件和不同的检测要求，应该采用不同的检测器，其次是旋转变压器。对于不同类型的数控机床，根据不同的工作条件和不同的检测要求，应该采用不同的检测方式，如表方式，如表方式，如表方式，如表2-12-1所示。所示。所示。所示。上一页下一页返回(fnhu)第6页/共121页第七页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转数控
17、机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转数控机床中测量传感器按形状一般有直线型和旋转(xunzhu(xunzhu n)n)型两种。直线型测量工作台的直线型两种。直线型测量工作台的直线型两种。直线型测量工作台的直线型两种。直线型测量工作台的直线位移。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转位移。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转位移。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转位移。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。旋转(xunzhu(xunzhu n)
18、n)型测型测型测型测量与工作台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。其测量精度取决于测量元件量与工作台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。其测量精度取决于测量元件量与工作台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。其测量精度取决于测量元件量与工作台直线运动相关联的回转运动，间接测量工作台的直线位移。其测量精度取决于测量元件和机床传动链两者的精度。和机床传动链两者的精度。和机床传动链两者的精度。和机床传动链两者的精度。n n1 1增量式测量与绝对式测量增量式测量与绝对式测量增量式测量与绝对式测量增量式测量与绝对式测量 n n按照检测装置的编码方式可分为增量
19、式测量和绝对式测量。按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。按照检测装置的编码方式可分为增量式测量和绝对式测量。n n（1 1）增量式测量）增量式测量）增量式测量）增量式测量 n n增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单位长度单位，测量装置便发出一个测量增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单位长度单位，测量装置便发出一个测量增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单位长度单位，测量装置便发出一个测量增量式测量是只测量位移增量，即工作台每移动一个基本单位长度单位，测量装置便发出一个测量信号，此信
20、号通常是脉冲形式。信号，此信号通常是脉冲形式。信号，此信号通常是脉冲形式。信号，此信号通常是脉冲形式。上一页下一页返回(fnhu)第7页/共121页第八页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中点均可作为测量起点，其缺点是其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中点均可作为测量起点，其缺点是其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中点均可作为测量起点，其缺点是其优点是检测装置比较简单，能做到高精度，任何一个对中点均可作为测量起点，其缺点是一旦计数有误，此后结果全错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型的
21、增一旦计数有误，此后结果全错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型的增一旦计数有误，此后结果全错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型的增一旦计数有误，此后结果全错。发生故障时，事故排除后，再也找不到正确位置。典型的增量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。量式测量装置有光栅和增量式光电编码器。n n（2 2）绝对）绝对）绝对）绝对(judu)(judu)式测量式测量式测量式测量 n n绝对绝对绝对绝对(judu)(judu)式测量是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对式测
22、量是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对式测量是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对式测量是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对应的测量值，常以数据形式表示。典型的绝对应的测量值，常以数据形式表示。典型的绝对应的测量值，常以数据形式表示。典型的绝对应的测量值，常以数据形式表示。典型的绝对(judu)(judu)式测量装置有接触式编码器和绝对式测量装置有接触式编码器和绝对式测量装置有接触式编码器和绝对式测量装置有接触式编码器和绝对(judu)(judu)式光电编码器。式光电编码器。式光电编码器。式光电编码器。上一页下一页返回
23、(fnhu)第8页/共121页第九页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n2 2直接测量与间接测量直接测量与间接测量直接测量与间接测量直接测量与间接测量 n n（1 1）直接测量）直接测量）直接测量）直接测量 n n对机床的直线位移采用直线型检测装置检测，称为直接测量。直接测量的精度主要取决于测量元件的精度，不受机对机床的直线位移采用直线型检测装置检测，称为直接测量。直接测量的精度主要取决于测量元件的精度，不受机对机床的直线位移采用直线型检测装置检测，称为直接测量。直接测量的精度主要取决于测量元件的精度，不受机对机床的直线位移采用直线型检测装置检测，称为直接测量。直接测量的精度主要取
24、决于测量元件的精度，不受机床传动装置的直接影响，但检测装置要与行程等长，这对大型床传动装置的直接影响，但检测装置要与行程等长，这对大型床传动装置的直接影响，但检测装置要与行程等长，这对大型床传动装置的直接影响，但检测装置要与行程等长，这对大型(dxng)(dxng)数控机床来说，是一个很大的限制。典型的数控机床来说，是一个很大的限制。典型的数控机床来说，是一个很大的限制。典型的数控机床来说，是一个很大的限制。典型的直接测量装置有光栅、感应同步器、磁尺和编码器。直接测量装置有光栅、感应同步器、磁尺和编码器。直接测量装置有光栅、感应同步器、磁尺和编码器。直接测量装置有光栅、感应同步器、磁尺和编码器
25、。n n（2 2）间接测量）间接测量）间接测量）间接测量 n n对机床直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接测量的精度取决于检测装置和机床对传动链两者的对机床直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接测量的精度取决于检测装置和机床对传动链两者的对机床直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接测量的精度取决于检测装置和机床对传动链两者的对机床直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接测量的精度取决于检测装置和机床对传动链两者的精度，但间接测量无长度限制。典型的间接测量装置有编码器和旋转变压器。精度，但间接测量无长度限制。典型的间接测量装置有编码器和旋转变压器。
26、精度，但间接测量无长度限制。典型的间接测量装置有编码器和旋转变压器。精度，但间接测量无长度限制。典型的间接测量装置有编码器和旋转变压器。上一页下一页返回(fnhu)第9页/共121页第十页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n3 3数字式测量与模拟式测量数字式测量与模拟式测量数字式测量与模拟式测量数字式测量与模拟式测量 n n（1 1）数字式测量）数字式测量）数字式测量）数字式测量 n n数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测量装置简单，数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测量装置简单，数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测量装置简单，数字式
27、测量以量化后的数字形式表示被测的量。其特点是测量装置简单，信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；测量信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；测量信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；测量信号抗干扰能力强；被测量量化后转换成脉冲个数，便于显示处理；测量精度取决于测量单位，与量程基本无关。典型精度取决于测量单位，与量程基本无关。典型精度取决于测量单位，与量程基本无关。典型精度取决于测量单位，与量程基本无关。典型(di(di nxng)nxng)的数字式测量装的数字式测量装的数字式测量装的数字式测量装置有光电编码器、接触式编码器和光栅。
28、置有光电编码器、接触式编码器和光栅。置有光电编码器、接触式编码器和光栅。置有光电编码器、接触式编码器和光栅。n n（2 2）模拟式测量）模拟式测量）模拟式测量）模拟式测量 n n模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、相位变化来模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、相位变化来模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、相位变化来模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、相位变化来表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术上有较高的要求，数控机表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术上有较高的要求，数控机表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在
29、技术上有较高的要求，数控机表示。在大量程内作精确的模拟式检测，在技术上有较高的要求，数控机床中模拟式测量主要用于小量程测量且实现高精度测量。其特点是直接对床中模拟式测量主要用于小量程测量且实现高精度测量。其特点是直接对床中模拟式测量主要用于小量程测量且实现高精度测量。其特点是直接对床中模拟式测量主要用于小量程测量且实现高精度测量。其特点是直接对被测量进行检测，无需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直被测量进行检测，无需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直被测量进行检测，无需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于直被测量进行检测，无需量化；在小量程内可以实现高精度测量；可用于
30、直接检测和间接检测。典型接检测和间接检测。典型接检测和间接检测。典型接检测和间接检测。典型(di(di nxng)nxng)的模拟式测量装置有旋转变压器、感的模拟式测量装置有旋转变压器、感的模拟式测量装置有旋转变压器、感的模拟式测量装置有旋转变压器、感应同步器和磁栅。应同步器和磁栅。应同步器和磁栅。应同步器和磁栅。上一页下一页返回(fnhu)第10页/共121页第十一页，共121页。2.1 概述概述(i sh)n n4 4接触式测量与非接触式测量接触式测量与非接触式测量接触式测量与非接触式测量接触式测量与非接触式测量 n n（1 1）接触式测量）接触式测量）接触式测量）接触式测量 n n接触式
31、测量的测量传感器与被测对象间存在着机械联系接触式测量的测量传感器与被测对象间存在着机械联系接触式测量的测量传感器与被测对象间存在着机械联系接触式测量的测量传感器与被测对象间存在着机械联系(linx)(linx)，因此机床本身的变形、振动等因素会对测，因此机床本身的变形、振动等因素会对测，因此机床本身的变形、振动等因素会对测，因此机床本身的变形、振动等因素会对测量产生一定的影响。典型的接触式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器和接触式编码器。量产生一定的影响。典型的接触式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器和接触式编码器。量产生一定的影响。典型的接触式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器和接触式编码器。量产
32、生一定的影响。典型的接触式测量装置有光栅、磁栅、感应同步器和接触式编码器。n n（2 2）非接触式测量）非接触式测量）非接触式测量）非接触式测量 n n非接触式测量的传感器与被测对象间是分离的，不发生机械联系非接触式测量的传感器与被测对象间是分离的，不发生机械联系非接触式测量的传感器与被测对象间是分离的，不发生机械联系非接触式测量的传感器与被测对象间是分离的，不发生机械联系(linx)(linx)。典型的非接触式测量装置有双频。典型的非接触式测量装置有双频。典型的非接触式测量装置有双频。典型的非接触式测量装置有双频激光干涉仪和光电式编码器。激光干涉仪和光电式编码器。激光干涉仪和光电式编码器。激
33、光干涉仪和光电式编码器。上一页返回(fnhu)第11页/共121页第十二页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n编码器又称编码盘或码盘，是一种旋转式测量元件，通常安装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的机编码器又称编码盘或码盘，是一种旋转式测量元件，通常安装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的机编码器又称编码盘或码盘，是一种旋转式测量元件，通常安装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的机编码器又称编码盘或码盘，是一种旋转式测量元件，通常安装在被检测轴上，随被测轴一起转动，可将被测轴的机械角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。它具有精度高、结构紧凑和
34、工作械角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。它具有精度高、结构紧凑和工作械角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。它具有精度高、结构紧凑和工作械角位移转换成增量脉冲形式或绝对式的代码形式。它具有精度高、结构紧凑和工作(gngzu)(gngzu)可靠等优点，常在可靠等优点，常在可靠等优点，常在可靠等优点，常在半闭环伺服系统中作为角位移数字式检测元件。半闭环伺服系统中作为角位移数字式检测元件。半闭环伺服系统中作为角位移数字式检测元件。半闭环伺服系统中作为角位移数字式检测元件。n n如图如图如图如图2-22-2所示为编码器与主轴安装的两种形式（即同轴和异轴安装），主要作用是当数控机床加工螺
35、纹时，用编码所示为编码器与主轴安装的两种形式（即同轴和异轴安装），主要作用是当数控机床加工螺纹时，用编码所示为编码器与主轴安装的两种形式（即同轴和异轴安装），主要作用是当数控机床加工螺纹时，用编码所示为编码器与主轴安装的两种形式（即同轴和异轴安装），主要作用是当数控机床加工螺纹时，用编码器作为主轴位置信号的反馈元件，将发出的主轴转角位置变化信号输送给计算机，控制机床纵向或横向电机运转，器作为主轴位置信号的反馈元件，将发出的主轴转角位置变化信号输送给计算机，控制机床纵向或横向电机运转，器作为主轴位置信号的反馈元件，将发出的主轴转角位置变化信号输送给计算机，控制机床纵向或横向电机运转，器作为主轴位
36、置信号的反馈元件，将发出的主轴转角位置变化信号输送给计算机，控制机床纵向或横向电机运转，实现螺纹加工的目的。实现螺纹加工的目的。实现螺纹加工的目的。实现螺纹加工的目的。下一页返回(fnhu)第12页/共121页第十三页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n编码器根据内部结构和检测编码器根据内部结构和检测编码器根据内部结构和检测编码器根据内部结构和检测(ji(ji n c)n c)方式可分为接触式、光电式和电磁式三种形式，其中光电式编方式可分为接触式、光电式和电磁式三种形式，其中光电式编方式可分为接触式、光电式和电磁式三种形式，其中光电式编方式可分为接触式、光电式和电磁式三种形
37、式，其中光电式编码器的精度和可靠性都优于其他两种，因而广泛应用于数控机床上。另外，按照每转发出的脉冲数码器的精度和可靠性都优于其他两种，因而广泛应用于数控机床上。另外，按照每转发出的脉冲数码器的精度和可靠性都优于其他两种，因而广泛应用于数控机床上。另外，按照每转发出的脉冲数码器的精度和可靠性都优于其他两种，因而广泛应用于数控机床上。另外，按照每转发出的脉冲数的多少又分为的多少又分为的多少又分为的多少又分为2000/r2000/r、2500/r2500/r、3000/r3000/r、4000/r4000/r等多种型号。根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不等多种型号。根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用
38、不等多种型号。根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不等多种型号。根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不同型号的编码器。同型号的编码器。同型号的编码器。同型号的编码器。n n光电式编码器光电式编码器光电式编码器光电式编码器 n n光电式编码器是一种光电式非接触式转角检测光电式编码器是一种光电式非接触式转角检测光电式编码器是一种光电式非接触式转角检测光电式编码器是一种光电式非接触式转角检测(ji(ji n c)n c)装置。码盘用透明及不透明区域按一定编码装置。码盘用透明及不透明区域按一定编码装置。码盘用透明及不透明区域按一定编码装置。码盘用透明及不透明区域按一定编码构成。根据其编码方式不同，可分为增量式
39、光电编码器和绝对式光电编码器。构成。根据其编码方式不同，可分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器。构成。根据其编码方式不同，可分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器。构成。根据其编码方式不同，可分为增量式光电编码器和绝对式光电编码器。上一页下一页返回(fnhu)第13页/共121页第十四页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n光电编码器利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号，是数控光电编码器利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号，是数控光电编码器利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号，是数控光电编码器利用光电原理把机械角位移变换成电脉冲信号，是数控机床最常用的位置检测元
40、件。光电编码器按输出信号与对应位置的机床最常用的位置检测元件。光电编码器按输出信号与对应位置的机床最常用的位置检测元件。光电编码器按输出信号与对应位置的机床最常用的位置检测元件。光电编码器按输出信号与对应位置的关系，通常分为增量式光电编码器、绝对式光电编码器和混合式光关系，通常分为增量式光电编码器、绝对式光电编码器和混合式光关系，通常分为增量式光电编码器、绝对式光电编码器和混合式光关系，通常分为增量式光电编码器、绝对式光电编码器和混合式光电编码器。电编码器。电编码器。电编码器。n n1 1光电式编码器的结构光电式编码器的结构光电式编码器的结构光电式编码器的结构 n n如图如图如图如图2-32-
41、3所示为光电脉冲编码器的结构。它由电路板、圆光栅、指示所示为光电脉冲编码器的结构。它由电路板、圆光栅、指示所示为光电脉冲编码器的结构。它由电路板、圆光栅、指示所示为光电脉冲编码器的结构。它由电路板、圆光栅、指示光栅、轴、光敏元件、光源和连接法兰等组成。光栅、轴、光敏元件、光源和连接法兰等组成。光栅、轴、光敏元件、光源和连接法兰等组成。光栅、轴、光敏元件、光源和连接法兰等组成。n n其中，圆光栅是在一个圆盘的周围上刻有相等间距的线纹，分为透其中，圆光栅是在一个圆盘的周围上刻有相等间距的线纹，分为透其中，圆光栅是在一个圆盘的周围上刻有相等间距的线纹，分为透其中，圆光栅是在一个圆盘的周围上刻有相等间
42、距的线纹，分为透明和不透明的部分明和不透明的部分明和不透明的部分明和不透明的部分(b fen)(b fen)，圆光栅和工作轴一起旋转。与圆光栅相，圆光栅和工作轴一起旋转。与圆光栅相，圆光栅和工作轴一起旋转。与圆光栅相，圆光栅和工作轴一起旋转。与圆光栅相对平行地放置一个固定的扇形薄片，称为指示光栅，上面刻有相差对平行地放置一个固定的扇形薄片，称为指示光栅，上面刻有相差对平行地放置一个固定的扇形薄片，称为指示光栅，上面刻有相差对平行地放置一个固定的扇形薄片，称为指示光栅，上面刻有相差1/41/4节距的两个狭缝和一个零位狭缝。光电编码器通过十字连接头或节距的两个狭缝和一个零位狭缝。光电编码器通过十字
43、连接头或节距的两个狭缝和一个零位狭缝。光电编码器通过十字连接头或节距的两个狭缝和一个零位狭缝。光电编码器通过十字连接头或键与伺服电机相连。它的法兰固定在电机端面上，罩上防尘罩，构键与伺服电机相连。它的法兰固定在电机端面上，罩上防尘罩，构键与伺服电机相连。它的法兰固定在电机端面上，罩上防尘罩，构键与伺服电机相连。它的法兰固定在电机端面上，罩上防尘罩，构成一个完整的检测装置。成一个完整的检测装置。成一个完整的检测装置。成一个完整的检测装置。上一页下一页返回(fnhu)第14页/共121页第十五页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n2 2光电编码器的工作原理光电编码器的工作原理光
44、电编码器的工作原理光电编码器的工作原理 n n（1 1）增量式光电编码器的工作原理）增量式光电编码器的工作原理）增量式光电编码器的工作原理）增量式光电编码器的工作原理n n增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转角速度准确增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转角速度准确增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转角速度准确增量式光电编码器能够把回转件的旋转方向、旋转角度和旋转角速度准确(zh(zh nqu)nqu)测量出来，然后通过光电转换测量出来，然后通过光电转换测量出来，然后通过光电转换测量出来，然后通过光电转换将其转换成相应的脉冲数字量，然后由微机
45、数控系统或计数器计数得到角位移或直线位移量。绝对式光电脉冲编码将其转换成相应的脉冲数字量，然后由微机数控系统或计数器计数得到角位移或直线位移量。绝对式光电脉冲编码将其转换成相应的脉冲数字量，然后由微机数控系统或计数器计数得到角位移或直线位移量。绝对式光电脉冲编码将其转换成相应的脉冲数字量，然后由微机数控系统或计数器计数得到角位移或直线位移量。绝对式光电脉冲编码器可将被测转角转换成相应的代码来指示绝对位置而没有累计误差，是一种直接编码式的测量装置。器可将被测转角转换成相应的代码来指示绝对位置而没有累计误差，是一种直接编码式的测量装置。器可将被测转角转换成相应的代码来指示绝对位置而没有累计误差，是
46、一种直接编码式的测量装置。器可将被测转角转换成相应的代码来指示绝对位置而没有累计误差，是一种直接编码式的测量装置。上一页下一页返回(fnhu)第15页/共121页第十六页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n如图如图如图如图2-42-4（a a）所示为光电编码器实物图例，如图）所示为光电编码器实物图例，如图）所示为光电编码器实物图例，如图）所示为光电编码器实物图例，如图2-42-4（b b）所示为增量式光电编码器测量系统的原理图。在）所示为增量式光电编码器测量系统的原理图。在）所示为增量式光电编码器测量系统的原理图。在）所示为增量式光电编码器测量系统的原理图。在码盘的边缘上设
47、有间距相等的透光缝隙，码盘的两侧分别安装光源与光敏元件（光电池、光敏三极管等）。码盘的边缘上设有间距相等的透光缝隙，码盘的两侧分别安装光源与光敏元件（光电池、光敏三极管等）。码盘的边缘上设有间距相等的透光缝隙，码盘的两侧分别安装光源与光敏元件（光电池、光敏三极管等）。码盘的边缘上设有间距相等的透光缝隙，码盘的两侧分别安装光源与光敏元件（光电池、光敏三极管等）。当码盘随被测轴一起当码盘随被测轴一起当码盘随被测轴一起当码盘随被测轴一起(yq(yq)旋转时，每转过一个缝隙就有一次光线的明暗变化，投射到光敏元件上的光强旋转时，每转过一个缝隙就有一次光线的明暗变化，投射到光敏元件上的光强旋转时，每转过一
48、个缝隙就有一次光线的明暗变化，投射到光敏元件上的光强旋转时，每转过一个缝隙就有一次光线的明暗变化，投射到光敏元件上的光强就发生变化，光敏元件把光线的明暗变化转变成电信号的变化。然后，经放大、整形处理后，输出脉冲信就发生变化，光敏元件把光线的明暗变化转变成电信号的变化。然后，经放大、整形处理后，输出脉冲信就发生变化，光敏元件把光线的明暗变化转变成电信号的变化。然后，经放大、整形处理后，输出脉冲信就发生变化，光敏元件把光线的明暗变化转变成电信号的变化。然后，经放大、整形处理后，输出脉冲信号。脉冲的个数就等于转过的缝隙数。如果将脉冲信号送到计数器中计数，就可以测出码盘转过的角度。号。脉冲的个数就等于
49、转过的缝隙数。如果将脉冲信号送到计数器中计数，就可以测出码盘转过的角度。号。脉冲的个数就等于转过的缝隙数。如果将脉冲信号送到计数器中计数，就可以测出码盘转过的角度。号。脉冲的个数就等于转过的缝隙数。如果将脉冲信号送到计数器中计数，就可以测出码盘转过的角度。测出单位时间内脉冲的数目，就可以求出码盘的旋转速度。测出单位时间内脉冲的数目，就可以求出码盘的旋转速度。测出单位时间内脉冲的数目，就可以求出码盘的旋转速度。测出单位时间内脉冲的数目，就可以求出码盘的旋转速度。上一页下一页返回(fnhu)第16页/共121页第十七页，共121页。2.2 编码器（码盘）编码器（码盘）n n在图在图在图在图2-42
50、-4中，因测得的角度值都是相对于上一次读数的增量值，所以是一种增量式角位移检测装置。中，因测得的角度值都是相对于上一次读数的增量值，所以是一种增量式角位移检测装置。中，因测得的角度值都是相对于上一次读数的增量值，所以是一种增量式角位移检测装置。中，因测得的角度值都是相对于上一次读数的增量值，所以是一种增量式角位移检测装置。其输出的信号是脉冲，通过计量脉冲的数目和频率，即可测出被测轴的转角和转速。其输出的信号是脉冲，通过计量脉冲的数目和频率，即可测出被测轴的转角和转速。其输出的信号是脉冲，通过计量脉冲的数目和频率，即可测出被测轴的转角和转速。其输出的信号是脉冲，通过计量脉冲的数目和频率，即可测出