开放式数控系统的检测元件

luckdog

常用检测元件归纳表
+ l$ S5 v! A" W  v- Z9 A增量式编码器
- |, |" K& N8 h! R$ h# K绝对式编码器
# `& A3 ?7 c9 b0 D/ h. S光栅
! J! C" Q1 y4 p旋转变压器
/ {: h- i0 ^+ x% Q4 ^" u& G: g  ]旋转式感应同步器
' B. P: O" @! S原理
利用光电原理把机械角位移变成电信号
& t6 ~7 d! @5 X& `# i( r9 n, b4 f利用光的衍射原理产生的明暗交替的莫尔条纹
利用电磁感应原理的模拟式测角器件，本质上是互感系数可变的变压器
* ~& R( _, {$ \6 r; d, b利用电磁感应原理，两个平面形印制绕组的互感随位置不同而变化，工作原理与多极旋转变压器相似
) \; j7 ~6 L9 q" j5 G( |( i分类
原理和结构
(1)接触式
3 M/ }2 D6 w. S6 P7 M  r(2)光电式
(3)电磁式
  _7 \/ ?/ X9 w+ n% b反馈形式
  b; [; e% M# I* A: i(1)增量式编码器
(2)绝对式编码器
3 ?7 g% B. j5 F(3)混合式编码器
材料
8 ]" K% \. ^! U* `; u(1)玻璃光栅
(2)金属光栅
原理
(1)透射式
3 C9 L  P* p! a9 y( a( D1 c(2)反射式
(1)正余弦旋转变压器
(2)线性旋转变压器
(3)比例式旋转变压器
(1)直线式
  C: h+ n, {7 e(2)旋转式
基本组成
发光二极管，光电圆盘，遮光板，光敏元件，
* i3 r. g2 \2 a( m- p# b(1)圆光栅
8 a( _- k- j# I- \! L! X金属圆环，标尺光栅，读数头
( [$ f9 t) H+ v6 J0 O+ k" R(2)直线光栅
标尺光栅，读数头
, q2 [0 m4 Q( g+ u" a分有刷和无刷两种，定子铁心与线圈，转子铁心与线圈，转子输出变压器
定尺和滑尺，绕组
特点
- D6 G: X/ P/ o每产生一个输出脉冲信号就对应一个增量角位移
通过读取编码盘上的图案来表示绝对角位移
通过光敏元件测量莫尔条纹移动的数量来测量角位移
输出为模拟量
感应输出电动势为幅值不变，相位随定尺和滑尺相对变化的交流电压。
1 e) g/ }$ G' P( f3 j% N# q7 _优点
(1)没有触点磨损
" l. e( k: f! f6 l) u) u(2)允许转速高、精度高
9 I9 P3 e8 T8 e% w1 a  y5 h分辨率高
易于实现数字化测量和
自动控制
结构简单、坚固、耐热、耐冲击、抗干扰、信号输出幅度大、成本低
  H  w0 K! ]$ @7 g3 e% s(1)高精度高分辨率的线位移和转角测量
0 Z. V+ F' O1 e: _) U  X. X(2)抗干扰能力强，受外界干扰电场和空间磁场变化的影响很小，基本不受电源波动的影响
& e! D1 S4 _1 }4 V& L  Q( }: c4 j1 {(3)结构简单、工作可靠、使用寿命长
1 p% U8 T: i. k: b6 m, A& Q* x5 z  U(4)可以长距离位移测量
+ F; }( Z. _1 `! M' w; g(5)工艺性好、成本较底、便于复制和成批生产
(3)最常用，易安装
. S9 Y5 i! i- l: Y! n(4)价格较绝对式便宜
(3)可以直接读取角度坐标的绝对值，不必“寻零”
# A2 g9 h( P8 p- |(4)位置信息不容易丢失
(5)没有累积误差
(6)允许的最高旋转速度比增量式高
缺点
3 ?0 R  y; [8 W: N(1)结构复杂
(2)价格贵
对使用环境要求较高，使用时要求密封，须防油污、灰尘、铁屑等污染
(1)精度低，适合中低精度角位移的测量
4 |, a- x8 V% x0 p(2)输出为模拟量，不能实现直接数字控制
" g. U# w4 K2 }! j(1)输出信号弱
. a+ t8 b$ f6 j# ]1 E% ~(2)信号处理麻烦
+ ]7 s; _# d# f4 S4 D; g(3)配套的用于信号处理的电子设备(数显表)比较复杂，价格高
(3)掉电后会丢失位置信息
(4)允许的最高旋转速度不如绝对式高
7 x2 U+ v# Q8 Q5 G  Q0 q(3)单转式所能测量的轴角范围0～360°，不适于用多转数运动控制中，多转式已有开发，但成本较高
7 u0 T$ m) h8 n! \) W: |(4)采样处理时存在时间延迟，不适应高速控制的需要
: Y+ W) R9 x, k6 G, _精度范围
: o: O. m+ V- M: ~2 d以分辨率表示，与码盘转一周所产生的脉冲数和倍频数有关。一般为500～5000个脉冲/r。高精度达217脉冲数。倍频数一般为1，2，4，8倍频。
+ Q0 O, H: T8 S( h; o以分辨率表示，与码盘的码道数目有关。高精度绝对码盘一般为19位，更高精度达21位
. E/ F) `7 G; e0 }* I# a10nm～10μm
测量精度3～5’
(1)直线式
精度±1μm，分辨率0.05μm，重复精度0.2μm
; }& E, G* S1 b  p& f, g(2)旋转式(直径300mm)
# f# s$ q* q$ R( [8 h" N# u精度±1"，分辨率0.05"，重复精度0.1 "
应用场合
$ ?: }3 J' p: Q& R4 ]非常广泛。角度、速度、加速度、线位移量、角度量测量的各种场合
3 w! e& O: O2 ?0 i; V$ c/ F非常广泛。角度测量的各种场合
应用广泛。计量和检测、装配和测试、直线电动机、印刷和影象、科学仪器、半导体制造中
在高精度的随动系统中做测量元件，在模拟解算装置中做解算元件
很广。
. P$ i* {$ U1 |- c0 o) s旋转式应用如:陀螺平台、伺服转台、火炮控制、雷达天线定位、精密机床等设备中。
1 ~; Z9 _& n4 l! [" V" ~3 H直线式应用如:坐标镗床、坐标铣床以及其它精密机床的定位、显示、和数控机床的闭环控制系统中
主要特征参数
电源，输出信号，输出形式，脉冲数，最高响应频率，启动力矩，轴上额定负载，最高转速，轴径/轴形状，使用环境
电源，输出形式，输出码，分辨率(码道数目)，最高响应频率，启动力矩，轴上额定负载，最高转速，轴径/轴形状，使用环境
, |$ K* e6 h& E8 u: t+ T分辨率，输出波形，量程或直径，测量周期，环境要求，直流电源，防护等级，最小时钟频率，最大移动速度，尺寸
普通:
8 ?0 L6 b2 K5 O激磁方式，激磁方额定电压，额定频率，开路输入阻抗，变压比(输出/激磁)，多极和双通道型及极对数，最大空载输出电压
结构类型，检测周期，精度，重复精度，滑尺阻抗，滑尺输入电压，定尺阻抗，定尺输入电压，电压传递系数
【MechNet】
文章关键词： 数控机床