电子课件 数控机床电气控制安装与调试项目五数控机床伺服驱动系统的应用 - 2.pptx

数控机床电气控制安装与调试 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片项目五 数控机床伺服驱动系统的应用5/17/2023 9:01 PM任务一任务一 认识数控机床进给伺服系统认识数控机床进给伺服系统任务二任务二 开环伺服控制系统的应用开环伺服控制系统的应用任务三任务三 闭环伺服控制系统的应用闭环伺服控制系统的应用任务四 任务四 伺服驱动器参数设置及线路连接 伺服驱动器参数设置及线路连接 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务一 认识数控机床进给伺服系统5/17/2023 9:01 PM一 进给伺服系统的定义、组成及作用二 数控机床对进给伺服系统的基本要求三三伺服控制系统的分类伺服控制系统的分类四四常用的伺服执行元件常用的伺服执行元件 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用一 一闭环伺服控制系统 闭环伺服控制系统简介 简介二 二闭环伺服控制系统 闭环伺服控制系统的检测装置 的检测装置1.1.旋转变压器 旋转变压器2.2.感应同步器 感应同步器3.3.脉冲编码器 脉冲编码器4.4.光栅测量装置 光栅测量装置5/17/2023 9:01 PM 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM一、闭环伺服控制系统简介由于开环控制系统精度较差，越来越多的机床开始使用闭环控制系统。闭环控制系统又有半闭环和全闭环之分。执行机构大多选用直流或交流伺服电动机。半闭环数控系统的位置采样点是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际位置，而是由位置检测元件间接测量工作台的位置，同时由速度反馈信号来调节伺服电动机的速度。1半闭环伺服控制系统 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM一、开环伺服控制系统简介图5-16 半闭环伺服控制系统结构图 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。结构特点：稳定性由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好；但可进行补偿，获得满意的精度。结构特点：精度半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。其他特点：一、开环伺服控制系统简介 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM一、闭环伺服控制系统简介因此从理论上讲，可以消除整个驱动和传动环节的误差、间隙和失动量，具有很高的位置控制精度。由速度检测元件测量电动机的速度，由位置检测元件测量工作台的位置，由速度和位置反馈信号调节伺服电动机的速度和工作台的位置。全闭环数控系统直接对运动部件的实际位置进行检测。2 2全闭环伺服控制系统 全闭环伺服控制系统 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM一、闭环伺服控制系统简介位置环内的许多机械传动环节的摩擦特性、刚性和间隙都是非线性的，很容易造成系统的不稳定，使闭环系统的设计、安装和调试都相当困难。图5-17 全闭环伺服控制系统结构图 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM直接测量和间接测量；增量型和绝对型。根据安装位置分：模拟式和数字式。按测量方法分：回转型和直线型。按检测信号类型分：光电效应、光栅效应、电磁感应原理、压电效应、压阻效应和磁阻效应等根据运动形式分：按信号转换原理分：二、闭环伺服控制系统中的检测装置数控系统的检测装置（即传感器）起着测量和反馈两个作用，它发出的信号传送给数控装置或专用控制器，构成闭环控制。从一定意义上看，数控机床的加工精度和定位精度主要取决于检测装置的精度。返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM二、闭环伺服控制系统中的检测装置旋转变压器利用互感原理工作，在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成，间接测量角位移。1旋转变压器旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v原理：根据 根据互感原理 互感原理工作的 工作的v 由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子(旋转一周)之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当定子绕组上加交流激磁电压时，通过互感在转子绕组中产生感应电动势，其输出电压的大小取决于定于与转子两个绕组轴线在空间的相对位置。2n 1sinU2 nUm sint sin二、闭环伺服控制系统中的检测装置1旋转变压器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用l两者平行时互感最大 平行时互感最大，副边的感应电动势也最大 感应电动势也最大；l两者垂直时互感为零 垂直时互感为零，感应电动势也为零 感应电动势也为零。2n 1sinU2 nUm sint sin二、闭环伺服控制系统中的检测装置1旋转变压器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用15定子激磁电压和转子感应电动势的变化波形图 二、闭环伺服控制系统中的检测装置1旋转变压器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用16 设加到定子绕组的励磁电压为U1=Umsin t，通过电磁耦合，将在转子绕组中产生的感应电压为 U2=n U1 sin=n Um sin t sin=n Um sin sin t 式中 n变压比（n=N1/N2为定子、转子绕组的匝数）Um励磁最大电压 励磁电压角频率 转子与定子相对角位移，当转子磁轴与定子磁轴垂直时，=0；当转子磁轴与定子磁轴平行时，=90。二、闭环伺服控制系统中的检测装置1旋转变压器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM二、闭环伺服控制系统中的检测装置2感应同步器是利用电磁耦合原理将位移或转角变为电信号，借以进行位置检测的反馈控制。模拟式测量，其输出电压随被测直线位移或角位移而改变。按用途可分为两类：直线感应同步器和圆感应同步器。前者用于直线位移的测量，后者用于转角的测量。在结构上，两者都包括固定和运动两大部分，对旋转式分别称为定子和转子，对直线式分别称为定尺和滑尺。返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v由定子和转子组成，用于测量角位移，用于半闭环伺服系统。二、闭环伺服控制系统中的检测装置2感应同步器-（1）圆形感应同步器（a）定子（b）转子图5-20 圆感应同步器的结构 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM二、闭环伺服控制系统中的检测装置2感应同步器（2）直线感应同步器 利用两个平面形印刷绕组，其间保持均匀气隙 作相对平行移动，根据交变磁场和互感原理而工作的。返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 若滑尺绕组加励磁电压，则由于电磁感应而在定尺绕组上产生感应电压，其大小取决于滑尺与定尺的相对位置。2/2E定尺正弦绕组滑尺余弦绕组Vs Vci1i2（当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4 节距。）返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 若滑尺绕组加励磁电压，则由于电磁感应而在定尺绕组上产生感应电压，其大小取决于滑尺与定尺的相对位置。2/2E定尺正弦绕组滑尺余弦绕组Vs Vci1i2（当正弦绕组与定尺绕组对齐时，余弦绕组与定尺绕组相差1/4 节距。）二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v 当滑尺处于A位置，即滑 尺绕组与定尺绕组完全对应重 合，定尺绕组线圈中穿入的磁 通最多，则定尺上的感应电压最大。v 随着滑尺相对定尺做平 行移动，穿入定尺的磁通逐渐减少，感应电压逐渐减小。v 当滑尺移到图中B点位置，与定尺绕组刚好错开1/4 节距时，感应电压为零。当只给滑尺上正弦绕组加励磁电压时，定尺感应电压与定、滑尺的相对位置关系如图所示二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v 再移动至1/2节距 处，即 图 中C 点 位 置 时，定 尺 线 圈 中穿出的磁通最多，感应电压最大，但极性相反。v 再移至 3/4节距，即 图 中D 点 位 置 时，感应电压又变为零，v 当移动一 个节距 位 置 如 图 中E 点，又 恢复 到初始状态，与A 点相同。v 在 定 尺 移 动 一 个 节 距 的 过 程 中，感 应 电压 近 似 于 余 弦 函 数 变 化 了 一 个 周 期，如图中ABCDE。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用距离U 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用若励磁电压 u Umsint则定尺绕组产生的感应电势e e kUmcoscos t式中 Um励磁电压幅值(V)励磁电压角频率(rad/s)k 电磁耦合系数，与绕组间 最大互感系数有关；滑尺绕组相对定尺绕组在空间的电气相位角；kUm 为感应电压的幅值。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用感应同步器的特点:v 精度高 输出的电压是许多对极感应电压的平均值v 适用性强 电磁感应，不怕油污和灰尘，不易受干扰v 工作可靠、抗干扰性强v 测量长度不受限制 可多根定尺接长v 使用寿命长，维护简单v 工艺性好，成本低、应用广泛二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用编码器是将直线运动和转角运动变换为数字信号进行测量的一种传感器。3.脉冲编码器二、闭环伺服控制系统中的检测装置按工作原理分类光电式电磁式接触式按输出信号形式分绝对式：输出二进制代码增量式：输出脉冲串 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用其他光电编码器外形图 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用（1）绝对式光电编码器 绝对式编码器按照角度直接进行编码，直接用数字代码表 用数字代码表示 示。根据内部结构和检测方式有接触式、光电式等。绝对式光电编码器的编码盘由透明及不透明区组成，编码盘上码道的条数就是数码的位数。二、闭环伺服控制系统中的检测装置3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用0 0 0 0 00 0 0 1 22.5 0 0 1 0 45 1 1 1 1 337.5 输出n位二进制编码，每一个编码对应唯一的角度。（1）绝对式光电编码器二、闭环伺服控制系统中的检测装置3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用接触式绝对码盘4个电刷 4位二进制码盘 最小分辨角 3602n 当n4，3602422.5 导电为“1”，非导电为“0”返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用绝对式光电编码器的结构示意图1光源；2透镜；3编码盘；4狭缝；5光电元件绝对式光电编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用绝对式光电编码器原理动画演示 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 分辨力 分辨率（1）绝对式光电编码器二、闭环伺服控制系统中的检测装置3.脉冲编码器 绝对式光电编码器测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘 码盘上的码道数 上的码道数 n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 输出信号为一串脉冲，每一个脉冲对应一个分辨角，对脉冲进行计数N，就是对 的累加，即，角位移 N N。如：0.352，脉冲N1000，则：0.3521000 352（2）增量式光电编码器信号性质二、闭环伺服控制系统中的检测装置3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用转轴 转轴盘码及狭缝 盘码及狭缝光敏元件 光敏元件光栏板及辨向用的 光栏板及辨向用的A A、B B狭缝 狭缝 LED LEDABC零位标志 零位标志ABC 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用结构示意图l l均匀分布透光槽的编码盘 均匀分布透光槽的编码盘2 2 LED LED光源 光源3 3光栏板上狭缝 光栏板上狭缝4 4 sin sin信号接收器 信号接收器5 5 cos cos信号接收器 信号接收器6 6零位读出光电元件 零位读出光电元件7 7转轴 转轴8 8零位标记槽 零位标记槽增量式光电编码器结构（2）增量式光电编码器二、闭环伺服控制系统中的检测装置3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用增量式编码器原理动画演示 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 辨向90ABAB 光敏元件所产生的信号A、B彼此相差90相位，用于辨向。当码盘正转时，A信号超前B信号90；当码盘反转时，B信号超前A信号90。（2）增量式光电编码器 3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用零标志（一转脉冲）一转（360）CC 在码盘里圈，还有一条狭缝C，每转能产生一个脉冲，该脉冲信号又称“一转信号”或零标志脉冲，作为测量的起始基准。3.脉冲编码器 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用零标志在回参考点中的作用Z 轴参考点X 轴参考点Y 轴参考点回参考点方式SINUMERIK数控系统工作方式开关 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用回参考点减速开关限位开关 参考点减速开关 滑块 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用回参考点示意图减速寻找零标志零标志找到参考点位置速度慢速快速行程碰到参考点减速开关 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用测量精度取决于它所能分辨的最小角度，这与码盘圆周上 码盘圆周上的狭缝条纹数 的狭缝条纹数 n n 有关，即最小能分辨的角度及分辨率为：增量式光电编码器的分辨力及分辨率分辨力:分辨率:（2）增量式光电编码器 3.脉冲编码器二、闭环伺服控制系统中的检测装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用透光区不透光区零位标志增量式绝对式增量式、绝对式有何区别？返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用光电编码器位置测量动画演示3.脉冲编码器应用（1）位置测量 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用在数控加工中心的刀库选刀控制中的应用旋转刀库被加工工件刀具角编码器的输出为当前刀具号光电编码器的应用 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用用不同的刀具加工复杂的工件 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用光电编码器转速测量动画演示 光电编码器转速测量动画演示3.脉冲编码器应用（2）转速测量 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用（3）在伺服电机中的应用应用方面：转速测量转子磁极位置测量角位移测量3.脉冲编码器应用 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用（4）编码器在主轴控制中的应用主轴编码器3.脉冲编码器应用 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用主轴编码器回转刀盘自驱刀头CZn工件卡盘主轴（4）编码器在主轴控制中的应用主轴编码器用于C 轴控制3.脉冲编码器应用 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用主轴编码器用于螺纹车削 车削螺纹时，为保证每次切削的起刀点不变，防止“乱牙”，主轴编码器通过对起刀点到退刀点之间的脉冲进行计数来达到车削螺纹的目的。起刀点 退刀点 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 200500条/，栅距0.0020.005，主要是利用光的衍射原理，用于光谱分析和光波波长的测定。25条/、50条/、100条/、250条/等，栅距0.0040.25，主要是利用光的透射和反射现象 利用光的透射和反射现象，用于数控机床检测系统。高精度数控机床的位置检测装置，用于闭环控制系统，可测量位移和转角。物理光栅（衍射光栅）：计量光栅：二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用光栅与旋转变压器、感应同步器不同，不是依靠电磁学原理进行工作的，不需要激磁电压，而是利用光学原理 不需要激磁电压，而是利用光学原理进行工作。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置按形状分类长光栅 检测直线位移圆光栅 检测转角位移按制作原理玻璃透射光栅金属反射光栅 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 透射式光栅在透明的光学玻璃板上，刻制平行且等距的密集线纹，利用光的透射现象形成光栅。光栅反射式光栅 在不透明的金属材料，如不锈钢板或铝板上刻制平行且等距的密集线纹，利用光的全反射或漫反射形成光栅。返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用57透射式的光栅结构图 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用反射光栅的结构图 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 是在玻璃的表面上用真空镀膜法镀一层金属膜，再涂上 一层感光材料，用照相腐蚀法制成透明与不透明间隔相等的线纹。（1）玻璃透射光栅 1）光源可采用垂直入射，光电元件可直接接受光信号，因此信号幅度大，读数头结构比较简单；2）每毫米上线纹数多，一般为100、125、250条/mm，经过电路细分，可 做到微米级的分辨率。特点：二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（1 1）直线光栅）直线光栅 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用60（2）金属反射光栅：在钢尺或不锈钢的镜面上用照相腐蚀法或用钻石刀 刻划制成的光栅线纹；常用的线纹数为4、10、25、40、50条/mm，分辨率低。l 特点：1）标尺光栅的线膨胀系数很容易做到与机床材料一致；2）标尺光栅的安装和调整比较方便；3）安装面积较小，不易碰碎；4）易于接长或制成整根的钢带长光栅；二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片61 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用62（2）圆光栅 在玻璃圆盘外环端面上，做成黑白相间、呈辐射状条纹，相互间夹角（栅 距角）相等。不同的使用要求在圆周内的线纹数不相同。一般有3种形式：（1）六十进制，如圆周内的线纹数为：10800，21600，32400，64800等；（2）十进制，如圆周内的线纹数为：1000，2500，5000等；（3）二进制，如圆周内的线纹数为：512，1024，2048等。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v直线光栅通常包括一长和一短两块配套使用。l 长光栅称为标尺光栅，短光栅称为指示光栅。l 两光栅尺线纹之间距离相等，测量时它们相互平行放置，并保持0.050.1mm的间隙。（1）光栅的结构二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用光栅检测装置的组成 把光源、透镜、指示光栅、光电池和信号处理电路等组合在一起称为光栅读数头。（1）光栅的结构二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用v 标尺光栅固定在机床的活动部件上v 光栅读数头安装在机床的固定部件上v 光栅读数头中，安装着一个指示光栅，当光栅读数头相对于标尺光栅移动时，指示光栅便在标尺光栅上移动。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用在 透 射 式 直 线 光 栅 中，当 栅 距 d 相 等的 指 示 光 栅 和 标 尺 光 栅 沿 线 纹 方 向 保 持一 个 很 小 的 夹 角、刻 划 面 相 对 平 行 且 有一 个 很 小 的 间 隙（一 般 取 0.05mm，0.1mm）放 置 时，两光栅尺上的线纹将互相交叉。根据物理上莫尔条纹 莫尔条纹的形成原理进行工作。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（2）光栅的工作原理 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用在光源的照射下，交叉点近旁的小区域内由于黑色 线纹重叠，因而遮光面积最小，挡光效应最弱，光的累积作用使得这个区域出现亮带。距交叉点较远 的区域，因两光 栅尺不透明的黑色线纹的重叠部分变得越来越少，不透明区域面积逐渐变大，使得挡光效应变强，只有较少的光线 能通过这个区域透过光栅，使这个区域出现暗带。这种亮带和暗带形成明暗相间的条纹称为莫尔条纹，条纹方向与刻线方向近似垂直。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（2）光栅的工作原理 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用由于挡光效应和光的衍射，在与线纹几乎垂直方向上，会出现明暗交替、间隔相等的粗大条纹，称为“莫尔条纹”。flashflash 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用 由于光栅的刻线非常细微，很难分辨到底移动了多少个栅距，而利用莫尔条纹的实际价值就在于：能让光敏元件“看清”随光栅刻线移动所带来的光强变化。当指示光栅沿x轴（例如水平方向）自左向右移动时，莫尔条纹的亮带和暗带将顺序自下而上（图中的y方向）不断地掠过光敏元件（在演示中就是我们的眼睛）。光敏元件“观察”到莫尔条纹的光强变化近似于正弦波变化。光栅移动一个栅距W，光强变化一个周期。二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（2）光栅的工作原理 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用W 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用莫尔条纹宽度W为：当角很小时，返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用放大比k为：放大作用 莫尔条纹节距B 与光栅栅距W、和倾角 之间的关系：若d=0.01mm，0.01rad，则W1mm，k100 二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（3）莫尔条纹的特点 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用73莫尔条纹是由大量光栅线纹干涉共同形成的，使得栅距之间的相邻误差被平均化了，消除了由光栅线纹的制造误差导致的栅距不均匀而造成的测量误差。实现平均误差作用两光栅尺相对移动一个栅距W，莫尔条纹便相应移动一个莫尔条纹宽度B，其方向与两光栅尺相对移动的方向垂直，且当两光栅尺相对移动的方向改变时，莫尔条纹移动的方向也随之改变。莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例二、闭环伺服控制系统中的检测装置 4.光栅测量装置（3）莫尔条纹的特点 返回第一张 上一张幻灯片下一张幻灯片任务三 闭环伺服控制系统及检测装置的应用5/17/2023 9:01 PM