數(shù)控技術(shù)之位置檢測裝置-文庫吧
2024-12-21 15:44 本頁面
【正文】 動與柵距的移動 成比例當光柵尺移動一個柵距 P時，莫爾條紋也剛好移動了一個條紋寬度 W。只要通過光電元件測出莫爾條紋的數(shù)目，就可知道光柵移動了多少個柵距，工作臺移動的距離可以計算出來。若光柵移動方向相反，則莫爾條紋移動方向也相反。θ標尺光柵W指示光柵（斜）P標尺方向指示尺轉(zhuǎn)角 θ方向莫爾條紋方向標尺方向指示尺轉(zhuǎn)角 θ方向莫爾條紋方向光柵測量系統(tǒng) 光柵測量系統(tǒng)如圖所示，由 光源、聚光鏡、光柵尺、光電元件和驅(qū)動線路 組成。讀數(shù)頭光源發(fā)出輻射光線，經(jīng)過聚光鏡后變?yōu)槠叫泄馐?，照射光柵尺。光電元件（常使用硅光電池）接受透過光柵尺光強信號，并將其轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電壓信號。由于此信號比較微弱，驅(qū)動線路的作用就是將電壓信號進行電壓和功率放大。 除標尺光柵與工作臺一起移動外，其他均裝在一個殼體內(nèi)，作成一個單獨部件固定在機床上，這個部件稱為光柵讀數(shù)頭 ，又叫光電轉(zhuǎn)換器，其作用把光柵莫爾條紋的光信號變成電信號。當光柵移動一個柵距，莫爾條紋便移動一個條紋寬度，理論上光柵亮度變化是一個三角波形，但由于漏光和不能達到最大亮度，被 削頂削底 后而近似一個正弦波（見左圖）。硅光電池將近似正弦波的光強信號變?yōu)橥l率的電壓信號（見右圖），經(jīng)光柵位移 — 數(shù)字變換電路放大、整形、微分輸出脈沖。每產(chǎn)生一個脈沖，就代表移動了一個柵距那么大的位移，通過對脈沖計數(shù)便可得到工作臺的移動距離。光柵位移O光柵的實際亮度變化光柵位移電壓O光柵的輸出波形圖亮度 應(yīng)用（光柵位移－數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)） 采用一個光電元件即只開一個窗口觀察，只能計數(shù)，卻無法判斷移動方向。因為無論莫爾條紋上移或下移，從一固定位置看其明暗變化是相同的。為了確定運動方向， 至少要放置兩個光電元件，兩者相距 1/4莫爾條紋寬度 。 當光柵移動時，莫爾條紋通過兩個光電元件的時間不同，所以兩個光電元件所獲得的電信號雖然波形相同，但相位相差 90o。根據(jù)兩光電元件輸出信號的超前和滯后，可以確定標尺光柵移動方向。 增加線紋密度，能提高光柵檢測裝置的精度，但制造較困難，成本高。在實際應(yīng)用中，既要提高測量精度，同時又能達到自動辨向的目的，通常采用 倍頻或細分 的方法來提高光柵的分辨精度，如果在莫爾條紋的寬度內(nèi)，放置四個光電元件，每隔 1/4光柵柵距產(chǎn)生一個脈沖，一個脈沖代表移動了 1/4柵距那么大位移，分辨精度可提高四倍，這就是四倍頻方案。1.P P3信號是相位差 180o的兩個信號，差動得正弦信號。同理， P P4信號送另一個差動放大器，得余弦信號。2.正余弦經(jīng)整形變成方波 A和 B，為使每隔 1/4節(jié)距都有脈沖，把 A、 B各自反向一次得 C、 D信號，3.A、 B、 C、 D信號再經(jīng)微分變成窄脈沖 A′、 B′、 C′、D′，即在正走或反走時每個方波的上升沿產(chǎn)生窄脈沖，4.由與門電路把 0o、 90o、180o、 270o四個位置上產(chǎn)生的窄脈沖組合起來，根據(jù)不同的移動方向形成正向或反向脈沖。圖中的 P P P P4是四塊硅光電池，產(chǎn)生的信號相位彼此相差 90o。其波形圖sincosABCDA′B′C′D′正向 相加 A′B+AD′+C′D+B′C反向 相加 BC′+CD′+A′D+AB′ 四倍頻辨向電路波形 若光柵柵距 ，則工作臺每移動 ，就會送出一個脈沖，即分辨率為 。由此可見，光柵檢測系統(tǒng)的分辨力不僅取決于光柵尺的柵距，還取決于鑒向倍頻的倍數(shù)。除四倍頻以外，還有十倍頻、二十倍頻等。 脈沖編碼器 脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖。脈沖編碼器可分為增量式與絕對式兩類。 從產(chǎn)生元件上分，脈沖編碼器有光電式、接觸式、電磁感應(yīng)式三種，從精度和可靠性來看，光電式較好，數(shù)控機床上主要使用的是光電式脈沖編碼器。 型號用 脈沖數(shù) /轉(zhuǎn)（ p/r）分，常用的 2023， 2500，3000p/r, 現(xiàn)在有 10萬 p/r以上的產(chǎn)品。 它可以用于 角度檢測 ，也可用于 速度檢測 。通常它與電機做成一體，或安裝在非軸伸端。 光電式脈沖編碼器的特點：檢測方式是 非接觸式 的，無摩擦和磨損，驅(qū)動力小，響應(yīng)速度快。脈沖編碼器實物圖 絕對式編碼器絕對式編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式檢測裝置，可直接把被測轉(zhuǎn)角用數(shù)字代碼表示出來，且 每一個角度位置均有其對應(yīng)的測量代碼 ，它能表示絕對位置，沒有累積誤差，電源切除后，位置信息不丟失，仍能讀出轉(zhuǎn)動角度。絕對式編碼器有光電式、接觸式和電磁式三種，以接觸式四位絕對編碼器為例來說明其工作原理。如圖所示為二進制碼盤。它在一個不導電基體上作成許多金屬區(qū)使其導電，其中有剖面線部分為導電區(qū)，用 “1”表示；其它部分為絕緣區(qū)，用“0”表示。每一徑向，由若干同心圓組成的圖案代表了某一絕對計數(shù)值通常，我們把組成編碼的各圈稱為 碼道 ，碼盤最里圈是公用的，它和各碼道所有導電部分連在一起，經(jīng)電刷和電阻接電源負極。在接觸式碼盤的每個碼道上都裝有
教學課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1