數(shù)控機(jī)床的位置檢測(cè)裝置(編輯修改稿)
2025-01-18 16:27 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 難，成本較高。 ? 光柵的組成結(jié)構(gòu)和檢測(cè)原理 ? 光柵是一種在透明玻璃上或金屬的反光平面上刻上平行、等距的密集刻線，制成的光學(xué)元件。數(shù)控機(jī)床上用的光柵尺，是利用兩個(gè)光柵相互重疊時(shí)形成的莫爾條紋現(xiàn)象，制成的光電式位移測(cè)量裝置。 ? 按制造工藝不同可分為透射光柵和反射光柵 。透射光柵是在透明的玻璃表面刻上間隔相等的不透明的線紋制成的，線紋密度可達(dá)到每毫米 100條以上；反射光柵一般是在金屬的反光平面上刻上平行、等距的密集刻線，利用反射光進(jìn)行測(cè)量，其刻線密度一般為每毫米 4～ 50條。 ? 直線透射光柵尺的結(jié)構(gòu)如圖 ，由光源、長(zhǎng)光柵 (標(biāo)尺光柵 )、短光柵 (指示光柵 )、光電元件等組成，一般移動(dòng)的光柵為短光柵，長(zhǎng)光柵裝在機(jī)床的固定部件上。短光柵隨工作臺(tái)一起移動(dòng)，長(zhǎng)光柵的有效長(zhǎng)度即為測(cè)量范圍。兩塊光柵的刻線密度 (即柵距 )相等，其相互平行并保持一定的間隙 (～ mm)，并且使兩塊光柵的刻線相互傾斜一個(gè)微小的角度 θ。 圖 ? 當(dāng)光線平行照射光柵時(shí)，由于光的透射及衍射效應(yīng)，在與線紋垂直的方向上，準(zhǔn)確地說(shuō)，在與兩光柵線紋夾角 θ的平分線相垂直的方向上，會(huì)出現(xiàn)明暗交替、間隔相等的粗條紋，這就是“莫爾干涉條紋”，簡(jiǎn)稱莫爾條紋。圖 。 圖 莫爾條紋形成的原理 ? 當(dāng)光柵移動(dòng)一個(gè)柵距形時(shí)，莫爾條紋也相應(yīng)移動(dòng)一莫爾條紋的間距 B，即光柵某一固定點(diǎn)的光強(qiáng)按明一暗一明規(guī)律交替變化一次。因此，光電元件只要讀出移動(dòng)的莫爾條紋數(shù)目，就知道光柵移動(dòng)了多少柵距，從而也就知道了運(yùn)動(dòng)部件的準(zhǔn)確位移量。 ? ? 為了對(duì)莫爾條紋的移動(dòng)計(jì)數(shù)，并判別工作臺(tái)移動(dòng)的方向，在光柵尺的一側(cè)安裝上光源，另一側(cè)安裝上 4個(gè)光敏元件，每個(gè)光敏元件相距為四分之一光柵刻線間距( ω／ 4)，如圖 。當(dāng)標(biāo)尺光柵隨機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí) ? 1）照射到光敏元件上的光線也隨著莫爾條紋移動(dòng)而產(chǎn)生明暗相間的變化，經(jīng)過(guò)光敏元件的“光一電”變換，得到與刻線移動(dòng)，相對(duì)應(yīng)的正弦波信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大、整形等處理后，變成測(cè)量脈沖輸出，波形如圖 示。脈沖數(shù)等于移動(dòng)過(guò)的刻線數(shù)，將該脈沖信號(hào)送到計(jì)數(shù)器中計(jì)數(shù)，則計(jì)數(shù)值就反映了光柵尺移動(dòng)的距離。 2）每個(gè)光敏元件相距為四分之一光柵刻線間距 (ω ／ 4)，使輸出信號(hào)的相位差為 90176。，通過(guò)過(guò)鑒相電路可判別其運(yùn)動(dòng)方向。 圖 圖 四倍頻辨向計(jì)數(shù)電路 此外，為了提出高測(cè)量精度，常用倍頻細(xì)分法對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行處理。圖 ， 4個(gè)光敏元件的安裝位置彼此相差 1／ 4柵距，（也就是在一個(gè)變化周期內(nèi)，將光電管由一個(gè)增加到四個(gè)）這樣，產(chǎn)生 4列彼此相差 90176。的信號(hào)，為了在 0176。， 90176。， 180176。，270176。的位置上都能得到脈沖，必須把兩路相差 90 176。的方波各自反相一次，然后再微分，就可得到 4個(gè)脈沖，從而使分辨率提高 4倍。 ? 為了辨別方向，正向運(yùn)動(dòng)時(shí)，用“與或”門 YHl（ 圖 ）得到A’ B+AD’ +C’ D+B’ C的 4個(gè)正向輸出脈沖；反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，用“與或”門 YH2得到AB’ +BC’ +CD’ +A’ D的 4 個(gè)反向輸出脈沖。其波形如圖 所示。 圖 ? 四、旋轉(zhuǎn)變壓器 ? 旋轉(zhuǎn)變壓器屬于電磁式的位置檢測(cè)傳感器，它將機(jī)械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號(hào)，可用于角位移測(cè)量。 在結(jié)構(gòu)上與二相線繞式異步電動(dòng)機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。勵(lì)磁電壓接到定子繞組上，轉(zhuǎn)子繞
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