【正文】 控制數(shù)控機床上多采用這種測量方式，增量式測量只 測相對位移量，如測量單位為 ， 則每移動 出一個脈沖信號，其優(yōu)點是測量裝置較簡單，任何一個對中點都 可以作為測量的起點，而移距是由測量信號計數(shù)累加所得，但一 旦計數(shù)有誤，以后測量所得結(jié)果完全錯誤。測量裝置的結(jié)構(gòu)較 增量式復(fù)雜，如編碼盤中，對應(yīng)于碼盤的每一個角度位置便有一 組二進制位數(shù)。 （二）數(shù)字式測量和模擬式測量 1. 數(shù)字式測量 它是將被測的量以數(shù)字形式來表示，測量信號一般為脈沖，可 以直接把它送到數(shù)控裝置進行比較、處理。 第一節(jié) 概述 2. 模擬量測量 它是將被測的量用連續(xù)變量來表示，如電壓變化、相位變化等。 （ 三 ） 直接測量和間接測量 1. 直接測量 直接測量是將直線型檢測裝置安裝在移動部件上 ， 用來直接測量工作臺的直線位移 ， 作為全閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋信號 ，而構(gòu)成位置閉環(huán)控制 。 第一節(jié) 概述 2. 間接測量 它是將旋轉(zhuǎn)型檢測裝置安裝在驅(qū)動電機軸或滾珠絲杠上，通過檢測轉(zhuǎn)動件的角位移來間接測量機床工作臺的直線位移，作為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)的位置反饋用。缺點是測量信號中增加了由回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動的傳動鏈誤差，從而影響了測量精度。脈沖編碼器可分為增量式與絕對式兩類。 就精度和可靠性來講 ， 光電式脈沖編碼器優(yōu)于其它兩種 ， 它的型號是用脈沖數(shù) /轉(zhuǎn) （ p/r） 來區(qū)分 ， 數(shù)控機床常用 202 2500、 3000p/r等 ， 現(xiàn)在已有每轉(zhuǎn)發(fā) 10萬個脈沖的脈沖編碼器 。 第二節(jié) 光電編碼器 ? 光電式脈沖編碼器通常與電機做在一起，或者安裝在電機非軸伸端，電動機可直接與滾珠絲杠相連，或通過減速比為 i的減速齒輪，然后與滾珠絲杠相連，那么每一個脈沖對應(yīng)機床工作臺移動的距離可用下式計算 ： 式中 — 脈沖當量 （ mm/脈沖 ） ； S— 滾珠絲杠的導(dǎo)程 （ mm） ； i— 減速齒輪的減速比； M— 脈沖編碼器每轉(zhuǎn)的脈沖數(shù) （ p/r） 。光電盤是用 玻璃材料研磨拋光制成，玻璃表面在真空中鍍上一層不透光的鉻， 然后用照相腐蝕法在上面制成向心透光窄縫。圓盤也用玻璃材料研磨拋 光制成，其透光窄縫為兩條，每一條后面安裝有一只光電元件。通過記錄脈沖的數(shù)目，就可以測 出轉(zhuǎn)角。 第二節(jié) 光電編碼器 ①②③④⑤⑥ 數(shù)字顯示 信號處理電路 光電盤 圓盤 光電元件 聚光鏡 光源 圖 61 光電式脈沖編碼器結(jié)構(gòu)示意圖 第二節(jié) 光電編碼器 為了判斷旋轉(zhuǎn)方向，圓盤的兩個窄縫距離彼此錯開1/4節(jié)距，使兩個光電元件輸出信號相位差 900。 設(shè) A相比 B相超前時為正方向旋轉(zhuǎn)，則 B相超前 A相就是負方向旋轉(zhuǎn)，利用 A相與 B相的相位關(guān)系可以判別旋轉(zhuǎn)方向。 第二節(jié) 光電編碼器 電流 A B 節(jié)距 ωt A1 B1 900 圖 62 脈沖編碼器輸出波形 第二節(jié) 光電編碼器 1A1A?1A? 在數(shù)控機床上，光電脈沖編碼器作為位置檢測裝置，用在數(shù)字比較伺服系統(tǒng)中，將位置檢測信號反饋給 CNC裝置。脈沖編碼器輸出的交變信號 經(jīng)過差分驅(qū)動和差分接收進入 CNC裝置，再經(jīng)過整形放大電路變成二個方波系列 。 路方波信號被用作加、減計數(shù)脈沖的控制信號，正走時（ A超前 B）， 由 Y2門輸出加計數(shù)脈沖，此時 Y1門輸出為低電平（圖 63 ）；反走時（ B超前 A）， 由 Y1門輸出減計數(shù)脈沖，此時 Y2門輸出為低電平。 BBAA 、 11 B、1A1B 第二節(jié) 光電編碼器 光電脈沖編碼器用于數(shù)字脈沖比較伺服系統(tǒng) (圖 64) 的工作原理如下：光電脈沖編碼器與伺服電機的轉(zhuǎn)軸連接，隨著 電機的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生脈沖序列，其脈沖的頻率將隨著轉(zhuǎn)速的快慢而升 降。因伺服電機的速 度給定為零，工作臺依然不動。電機運轉(zhuǎn)后，光電脈沖編碼器將輸出反饋脈沖送入比較器， 與指令脈沖進行比較，如果偏差不為零，工作臺繼續(xù)移動，不斷 反饋，直到偏差為零，即反饋脈沖數(shù)等于指令脈沖數(shù)時，工作臺 停在指令規(guī)定的位置上。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。它在一個不導(dǎo)電基體上 作成許多金屬區(qū)使其導(dǎo)電，其中有剖面線部分為導(dǎo)電區(qū)，用“ 1”表 示；其它部分為絕緣區(qū)，用“ 0”表示。在接觸式碼盤的每個碼道上都裝有電刷， 電刷經(jīng)電阻接到電源正極（圖 65b）。若回路中的電阻上有電流 通過，為“ 1”；反之，電刷接觸的是絕緣區(qū)，電阻上無電流通過，為 “ 0”。 第二節(jié) 光電編碼器 由 圖 65可以看出，碼道的圈數(shù)就是二進制的位數(shù)，且高位在內(nèi)，低位在外。若要提高分辨力，就必須增多碼道，即二進制位數(shù)增多。 用二進制代碼做的碼盤，如果電刷安裝不準，會使得個別電刷錯位，而出現(xiàn)很大的數(shù)值誤差。為消除這種誤差，可采用葛萊碼 (格雷碼 )盤。二進制碼轉(zhuǎn)換成葛萊碼的法則是：將二進制碼右移一位并舍去末位的數(shù)碼，再與二進制數(shù)碼作不進位加法，結(jié)果即為葛萊碼。 示例 （ P113例 ） 編碼器在數(shù)控機床中的應(yīng)用 （ 自學(xué) P114） noa2360? 第三節(jié) 光柵 一、光柵的種類 光柵種類較多。兩者工作原理基本相似。 直線光柵通常包括一長和一短兩塊配套使用，其中長的稱為標尺光柵或長光柵，一般固定在機床移動部件上，要求與行程等長。兩光柵尺是刻有均勻密集線紋的透明玻璃片，線紋密度為 2 50、 100、250條 /mm等。 第三節(jié) 光柵 ? 二、工作原理 當指示光柵上的線紋與標尺光柵上的線紋成一小角度放置時，兩光柵尺上線紋互相交叉。莫爾條紋與光柵線紋幾乎成垂直方向排列。 莫爾條紋 具有如下 特點 ： 1. 放大作用 用 B（ mm） 表示莫爾 (黑白 )條紋的間距 ， W(mm)表示柵距， (rad)為光柵線紋之間的夾角，如圖 6 7所示則有 莫爾條紋間距 B與 角成反比， 越小， B及放大倍數(shù)越大。 3. 莫爾條紋的移動與柵距的移動成比例 當光柵尺移動一個柵距 W時，莫爾條紋也剛好移動了一個條紋寬度 B。若光柵移動方向相反，則莫爾條紋移動方向也相反（見 圖 67）。因莫爾條紋移動方向與光柵移 動方向垂直，可用檢測垂直方向?qū)挻蟮哪獱枟l紋代替光柵水平方向 移動的微小距離。 第三節(jié) 光柵 讀數(shù)頭光源采用普通的燈泡，發(fā)出輻射光線， 經(jīng)過聚光鏡后變?yōu)槠叫泄馐丈涔鈻懦?。由于此信號比較微弱，在長距 離傳遞時，很容易被各種干擾信號淹沒，造成傳遞失真， 驅(qū)動線路的作用就是將電壓信號進行電壓和功率放大。 第三節(jié) 光柵 光柵位移－數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng) 當光柵移動一個柵距，莫爾條紋便移動一個條紋 寬度，假定我們開辟一個小窗口來觀察莫爾條紋的變化 情況，就會發(fā)現(xiàn)它在移動一個柵距期間明暗變化了一個