开放式数控系统的检测元件

luckdog

常用检测元件归纳表
2 q! J% }3 t- w增量式编码器
绝对式编码器
光栅
旋转变压器
旋转式感应同步器
原理
: V/ O/ P& y/ M利用光电原理把机械角位移变成电信号
2 Y) m! n$ U" a利用光的衍射原理产生的明暗交替的莫尔条纹
' n# Z  m0 E) h1 a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
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
分类
" j: F! L( W  N2 M原理和结构
" {1 X3 D! }. c! X2 J+ |(1)接触式
(2)光电式
(3)电磁式
5 E5 s6 }* W, n. i, b反馈形式
9 v$ Q3 v' I  h9 l- _4 ?(1)增量式编码器
; P3 M9 r( x7 V! q% P6 l3 W: \(2)绝对式编码器
+ ~+ O) i% i, f(3)混合式编码器
材料
(1)玻璃光栅
- |5 }2 T/ i5 T% z/ @! H+ v! _0 b/ R(2)金属光栅
- K; v& v6 ~& q: G2 a原理
(1)透射式
3 e& b9 B. f* c0 F/ r. h(2)反射式
/ \1 c: E) r- ^) k* ?0 H" P4 B2 D(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
4 a; Z8 E! F* `/ G- ~1 d# l(1)直线式
" O# s. q6 m9 m# \/ O(2)旋转式
基本组成
发光二极管，光电圆盘，遮光板，光敏元件，
' x* n2 u6 N, ^(1)圆光栅
金属圆环，标尺光栅，读数头
. e( c1 }8 y' X; @8 J: X(2)直线光栅
标尺光栅，读数头
& V3 A( F" c( ?4 U0 x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
1 {3 k# O# C5 C* k6 z4 z) [特点
9 X  q5 U7 o8 k( H5 n6 O4 ^每产生一个输出脉冲信号就对应一个增量角位移
- t8 g5 a& @9 L  z7 X* ?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
% Z% b2 z: c3 u  U- i9 f, ?输出为模拟量
5 F; h) f* k' B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。
优点
" R$ p1 n: H) `) m( {4 P(1)没有触点磨损
(2)允许转速高、精度高
分辨率高
! T. u* p2 j( Q6 n# q$ @. N7 R易于实现数字化测量和
" Q' P" e2 @3 J; s" M自动控制
1 I7 Z6 @* [: |9 m结构简单、坚固、耐热、耐冲击、抗干扰、信号输出幅度大、成本低
* O$ b% O, R2 r: T5 l4 G(1)高精度高分辨率的线位移和转角测量
(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
(3)结构简单、工作可靠、使用寿命长
( A) [7 @/ P; x(4)可以长距离位移测量
5 f5 B! f2 u4 I9 L. o$ n5 d(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
(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”
7 K- w! ]" h1 Y* G4 i: @(4)位置信息不容易丢失
( z, t+ @- V, U9 F+ t$ l(5)没有累积误差
$ b. q8 S: @5 K6 m. s/ N- }6 |; b' J(6)允许的最高旋转速度比增量式高
% ~5 U+ D! `$ V缺点
(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
" L! W3 ?0 l5 |$ |(1)精度低，适合中低精度角位移的测量
(2)输出为模拟量，不能实现直接数字控制
(1)输出信号弱
% b5 e- R( X8 ?! s/ X" M(2)信号处理麻烦
(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
2 v9 s! l  `/ e: Z(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
4 p. }5 X5 N! E" m9 V7 \1 V(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
6 v! V" \1 q+ N  y; d, m/ D(4)采样处理时存在时间延迟，不适应高速控制的需要
, B( Y: ^: P' q% C: o  I: }1 A1 q3 R, O精度范围
6 r1 _% Z) s. E* P) K7 f: s6 z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。
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
10nm～10μm
0 ~7 E9 U. j( I) n测量精度3～5’
+ B! q& l9 }6 J6 d- Z3 }) I(1)直线式
精度±1μm，分辨率0.05μm，重复精度0.2μm
6 Y) |# L1 A9 v/ e( v(2)旋转式(直径300mm)
' L: k8 @  H5 l1 _1 I% L, n6 m精度±1"，分辨率0.05"，重复精度0.1 "
) ]/ e! c) n  W8 b9 r应用场合
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
非常广泛。角度测量的各种场合
$ G" j% d. A" A! y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
9 f9 Q" R6 g# W5 B3 b: I很广。
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。
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
* T) [; W$ c8 D7 M6 i& r主要特征参数
1 ~# i5 K8 w4 E( j* d9 O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
- f/ F& l: ?3 A4 [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
5 ^4 y; J  L" {9 H9 c1 U- g普通:
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
- i; v/ s" w, U1 y% {0 z* k7 ]【MechNet】
文章关键词： 数控机床