【正文】 譜分析和光波波長測定； 根據(jù)光線在光柵中是透射還是反射分為透射光柵和反射光柵 ，透射光柵分辨率較反射光柵高，其檢測精度可達(dá) 1μm以上； 從形狀上看，又可分為圓光柵和直線光柵 ，圓光柵用于測量轉(zhuǎn)角位移，直線光柵用于檢測直線位移。 例如 :二進制碼 1101對應(yīng)的葛萊碼為 1011，其演算過程如下： 1101 （二進制碼） 1101（不進位相加，舍去末位） 1011 （葛萊碼） 第二節(jié) 光電編碼器 碼盤分辨率與碼道的圈數(shù) n有關(guān)，即： 顯然，碼道的數(shù)目越多，分辨率也越高（可分辨的角度越?。?。 第二節(jié) 光電編碼器 1000 1111 23 22 21 20 圖 66 a葛萊碼盤 1000 1 3 2 6 7 4 12 13 14 15 10 11 9 0000 5 0 0001 0011 0010 0110 0111 0101 1001 1011 1010 1110 1111 1101 0100 1100 8 b 四位二進制碼盤非單值性誤差 第二節(jié) 光電編碼器 圖 66為葛萊碼盤，其各碼道的數(shù)碼不同時改變，任何兩個相鄰數(shù)碼間只有一位是變化的，每次只切換一位數(shù)，把誤差控制在最小范圍內(nèi)。如圖 65a， 當(dāng)電刷由位置 0111向 1000過渡時，可能會出現(xiàn)從 8（ 1000）到 15（ 1111）之間的讀數(shù)誤差，一般稱這種誤差為非單值性誤差。目前接觸式碼盤一般可以做到9位二進制，光電式碼盤可以做到 18位二進制。其分辨角 θ＝ 360o/24=， 若是 n位二進制碼盤，就有 n圈碼道，分辨角 θ＝ 360o/2n， 碼盤位數(shù)越大，所能分辨的角度越小，測量精度越高。如果碼盤順時針轉(zhuǎn)動，就可依次得到按規(guī)定編碼的數(shù)字信號輸 出，圖示為 4位二進制碼盤，根據(jù)電刷位置得到由“ 1”和“ 0”組成的二 進制碼，輸出為 0000、 000 0010……1111 。 當(dāng)檢測對象帶動碼盤一起轉(zhuǎn) 動時，電刷和碼盤的相對位置發(fā)生變化，與電刷串聯(lián)的電阻將會出 現(xiàn)有電流通過或沒有電流通過兩種情況。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(dǎo)電部分連在一起， 經(jīng)電刷和電阻接電源負(fù)極。 第二節(jié) 光電編碼器 圖 65 四位二進制編碼盤 a) b) 第二節(jié) 光電編碼器 如圖 65a所示為二進制碼盤。 第二節(jié) 光電編碼器 差 分 整形 放大 Y1 微 分 差 分 整形 放大 Y21 微 分 減計數(shù) 加計數(shù) AAB1B 1A?1A1A 1A?a b c d e 圖 63 辨向環(huán)節(jié)框圖和波形圖 第二節(jié) 光電編碼器 圖 63 辨向環(huán)節(jié)框圖和波形圖 1A1B1A1A?1A?1Y1B?2Y1?A 第二節(jié) 光電編碼器 放大環(huán)節(jié) 指令信號 比較器 伺服電機 反饋信號 工作臺 圖 64 數(shù)字比較伺服系統(tǒng) 第二節(jié) 光電編碼器 二、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。隨著指令脈沖的輸出，指令脈沖 不為零，在工作臺尚未移動之前，反饋脈沖仍為零，比較器輸出 指令信號與反饋信號的差值，經(jīng)放大后，驅(qū)動電機帶動工作臺移 動。若工作臺靜止，指令脈沖和反饋脈沖都為零，兩路脈沖送入 數(shù)字脈沖比較器中進行比較，結(jié)果輸出也為零。這種讀數(shù)方式每次反映的都是相對于上一次讀數(shù)的增量，而不能反映轉(zhuǎn)軸在空間的絕對位置，所以是增量讀數(shù)法。將 和它的反向信號 微分（上升沿微分）后得到 和 脈沖系列，作為加、減計數(shù)脈沖。 圖 63所示為辨向環(huán)節(jié)框圖和波形圖。此外，在光電盤的里圈不透光圓環(huán)上還刻有一條透光條紋，用以產(chǎn)生每轉(zhuǎn)一個的零位脈沖信號，它使軸旋轉(zhuǎn)一周在固定位置上產(chǎn)生一個脈沖。如圖 62所示， A、 B信號為具有 900相位差的正弦波，經(jīng)放大和整形變?yōu)榉讲?A B1。測出脈沖的變化率，即單位時間脈沖的數(shù)目，就可以求 出速度。 光電盤與工作軸連在一起 ，光電盤轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)過一個縫隙就發(fā) 生一次光線的明暗變化，光電元件把通過光電盤和圓盤射來的忽 明忽暗的光信號轉(zhuǎn)換為近似正弦波的電信號，經(jīng)過整形、放大、 和微分處理后，輸出脈沖信號。透光窄縫在圓周上 等分，其數(shù)量從幾百條到幾千條不等。 iMS＝? 第二節(jié) 光電編碼器 光電式脈沖編碼器，它由光源、聚光鏡、光電盤、 圓盤、光電元件和信號處理電路等組成（ 圖 61）。 脈沖編碼器除用于角度檢測外 ，還可以用于速度檢測 。 一、增量式脈沖編碼器 增量式脈沖編碼器分光電式 、 接觸式和電磁感應(yīng)式三種 。 表 61 常用位置檢測裝置 數(shù)字式 模擬式 旋轉(zhuǎn)式 圓光柵、 光電編碼器 旋轉(zhuǎn) (多極 )變壓器、圓型感應(yīng)同步器 直線式 直線光柵 、編碼尺 直線型感應(yīng)同步器 、磁柵、絕對式磁尺 第二節(jié) 光電編碼器 光電編碼器也稱脈沖編碼器 ，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，是數(shù)控機床上使用很廣泛的位置檢測裝置。 優(yōu)點是測量方便、無長度限制。 其優(yōu)點是準(zhǔn)確性高 、 可靠性好 ， 缺點是測量裝置要和工作臺行程等長 ， 所以在大型數(shù)控機床上受到一定限制 。它對信號處理的方法相對來說比較復(fù)雜。信號抗干擾能力強、 處理簡單。顯然，分辨精度要求愈高，量程愈大，則所要求 的二進制位數(shù)也愈多，結(jié)構(gòu)就愈復(fù)雜。 第一節(jié) 概述 2. 絕對式測量 絕對式測量裝置對于被測量的任意一點位置均由固定的零點 標(biāo)起，每一個被測點都有一個相應(yīng)的測量值。 數(shù)控機床對位置檢測裝置的 要求 如下： （ 1） 工作可靠，抗干擾能力強； （ 2） 滿足精度和速度的要求； （ 3）易于安裝，維護方便，成本低。 第六章 位置檢測裝置 第一節(jié) 概述 第二節(jié) 光電編碼器 第三節(jié) 光 柵 第四節(jié) 感應(yīng)同步器 第一節(jié) 概述 一、 位置檢測裝置的作用與要求 位置檢測裝置是數(shù)控機床的重要組成部分。在閉環(huán)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測位移和速度，并發(fā)出反饋信號，構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)控制。 第一節(jié) 概述 二、 位置檢測裝置的分類 位置檢測裝置按工作條件和測量要求不同，有下面 幾種分類方法： （一） 絕對式測量和增量式測量 1. 增量式測量 在輪廓