第六章--位置检测装置.ppt

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1、新世纪应用型高等教育机械类课程规划教材新世纪应用型高等教育机械类课程规划教材机床数控技术机床数控技术JICHUANG SHUKONG JISHU主编主编 魏斯亮魏斯亮 黎旭初黎旭初主审主审 林厚波林厚波第六章 位置检测装置机械数控技术机械数控技术6.1 6.1 概述概述4 6.1 概述u组成：位置检测装置由检测元件（传感器）和信号处理装置组成。u作用：用于构成闭环、半闭环伺服系统，从而提高数控机床的定位精度和加工精度。位置检测装置的精度在很大程度上决定了数控机床的加工精度。5 一、位置检测装置的要求p高可靠性和高抗干扰性；p能满足精度和速度的要求；p使用维护方便，适应机床工作环境；p成本低。6

2、 二、位置检测装置的分类p按检测对象的形式分类：速度反馈和位置反馈p按输出信号的形式分类：数字式和模拟式p按测量基点的类型分类：增量式和绝对式p按检测元件的运动形式分类：回转型和直线型7 二、位置检测装置的分类（1 1）数字式测量）数字式测量数字式测量是将被测量的量用数字形式来表示，测量信号一般为电脉冲，可以直接把它数字式测量是将被测量的量用数字形式来表示，测量信号一般为电脉冲，可以直接把它送到数控系统进行比较、处理。送到数控系统进行比较、处理。数字式测量装置具有如下特点：数字式测量装置具有如下特点：将被测量转换为脉冲个数，便于显示和处理；将被测量转换为脉冲个数，便于显示和处理；测量精度取决于

3、测量单位，与量程基本无关。但存在积累误差；测量精度取决于测量单位，与量程基本无关。但存在积累误差；测量装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力较强。测量装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力较强。8 二、位置检测装置的分类（2 2）模拟式测量）模拟式测量模拟式模拟式测量是将被测量用连续变量来表示，如电压、电流变化等。数控机床所用的模拟测量是将被测量用连续变量来表示，如电压、电流变化等。数控机床所用的模拟测量主要用于小量程的测量，在大量程内作精确的模拟式测量时，对技术要求较高。测量主要用于小量程的测量，在大量程内作精确的模拟式测量时，对技术要求较高。模拟式模拟式测量具有如下特点：测量具有如下特点：被测量无需变

4、换；被测量无需变换；量程内实现较高精度的测量，技术上较为成熟。量程内实现较高精度的测量，技术上较为成熟。9 二、位置检测装置的分类（3 3）增量式测量）增量式测量增量增量式测量是指测量到的位置以增量方式计数。其特点是结构较简单，任何一个随机点都式测量是指测量到的位置以增量方式计数。其特点是结构较简单，任何一个随机点都可以作为测量的起点。可以作为测量的起点。轮廓轮廓控制的数控机床上大都采用这种测量方式。控制的数控机床上大都采用这种测量方式。在在增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出的，一旦计数有误，以后的测量结果则增量式检测系统中，移距是由测量信号计数读出的，一旦计数有误，以后的测量结果则完

5、全错误。因此，在增量式检测系统中，基点尤为重要。完全错误。因此，在增量式检测系统中，基点尤为重要。此外此外，一旦发生某种事故（如停电、刀具损坏而停机等），当事故排除后不能再找到事故，一旦发生某种事故（如停电、刀具损坏而停机等），当事故排除后不能再找到事故前执行部件的正确位置，必须将执行部件移至起始点重新计数才能找到事故前的正确位置。前执行部件的正确位置，必须将执行部件移至起始点重新计数才能找到事故前的正确位置。10 二、位置检测装置的分类（4 4）绝对式测量）绝对式测量绝对绝对式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定的零点标记，每个被测点都有一个绝式测量装置对于被测量的任意一点位置均由固定的

6、零点标记，每个被测点都有一个绝对的测量值。对的测量值。该该装置的结构较增量式复杂，且分辨精度要求越高，量程越大时，结构也越复杂。装置的结构较增量式复杂，且分辨精度要求越高，量程越大时，结构也越复杂。11 二、位置检测装置的分类常用位置检测装置分类表常用位置检测装置分类表6.2 6.2 脉冲脉冲编码器器13 一、脉冲编码器的分类脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，通常装在被检测轴上，可将被测轴的角位移转换为脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，通常装在被检测轴上，可将被测轴的角位移转换为增量脉冲形式或绝对式的代码形式。同时也可用作速度检测装置增量脉冲形式或绝对式的代码形式。同时也可用作速度检测装置。分

7、类分类：增量增量式：式：光电式 绝对绝对式：式：接触式、光电式和电磁式从精度和可靠性方面来看，光电式优于其他两种。数控机床上主要使用光电式。14 二、光电式脉冲编码器的结构1、增量脉冲编码器信号处理装置信号处理装置baz码盘基片码盘基片透镜透镜光源光源光敏元件光敏元件透光狭缝透光狭缝光光欄欄板板节距/4玻璃圆盘玻璃圆盘镀金属膜镀金属膜感光材料感光材料照相腐蚀照相腐蚀15 二、光电式脉冲编码器的结构1、增量脉冲编码器16 二、光电式脉冲编码器的结构AB90Z码盘转一圈信号处理装置baz码盘基片透镜光源光敏元件透光狭缝光欄板节距/4输出的波形有六路：输出的波形有六路：其中其中 是是 的取反信号。的

8、取反信号。17 二、光电式脉冲编码器的结构AB90OZ码盘转一圈q 输出信号的作用及其处理输出信号的作用及其处理 A A、B B两相的作用两相的作用根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的数目可得出被测轴的角位移；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根据脉冲的频率可得被测轴的转速；根根据据A A、B B两两相相的的相相位位超超前前滞滞后后关关系系可可判判断断被测轴旋转方向。被测轴旋转方向。n Z Z相的作用相的作用 被测轴的周向定位基准信号；被测轴的周向定位基准信号；被测轴的旋转圈数记数信号。被测轴的旋转圈数记数信号。18 二、光电式脉冲编码器的结构2.绝对式脉冲编码器绝对式脉冲编码器 每个

9、扇区的码道组成一个数码，透光每个扇区的码道组成一个数码，透光 为为“1 1”，不，不透光为透光为“0 0”，内环码道为数码最高位；，内环码道为数码最高位；输出信号的路数与码道圈数成正比；输出信号的路数与码道圈数成正比；检测信号按某种规律编码输出，故可测得被测轴的检测信号按某种规律编码输出，故可测得被测轴的周向绝对位置。周向绝对位置。23222120 通过读取编码盘上的代码（图案）来表示轴的位置。通过读取编码盘上的代码（图案）来表示轴的位置。（1 1）结构和工作原理结构和工作原理码盘基片上有多圈码道（同心圆环），及若干个等分扇区；码盘基片上有多圈码道（同心圆环），及若干个等分扇区；19 二、光电

10、式脉冲编码器的结构接触式绝对脉冲编码盘是在印刷电路基板上采用腐蚀的方法做成接触式绝对脉冲编码盘是在印刷电路基板上采用腐蚀的方法做成“绝缘区绝缘区”与与“导电区导电区”。当编码盘旋转时，由电刷获得相应信号，达到高精度角位移量测量目的。当编码盘旋转时，由电刷获得相应信号，达到高精度角位移量测量目的。这种接触式绝对脉冲编码盘的优点是简单，体积小，输出信号强；缺点是电刷易磨损，转这种接触式绝对脉冲编码盘的优点是简单，体积小，输出信号强；缺点是电刷易磨损，转速不能太高。速不能太高。由于采用的码制不同，出现误码的概率也有不同。由于采用的码制不同，出现误码的概率也有不同。20 二、光电式脉冲编码器的结构二进

11、制编码：二进制编码：特点：编码顺序与位置顺序相一致，但特点：编码顺序与位置顺序相一致，但相邻两个二进制数可能有多个码不同，切换相邻两个二进制数可能有多个码不同，切换时容易产生非单值性误差。时容易产生非单值性误差。误差分析：误差分析：0111 10002322212021 二、光电式脉冲编码器的结构格雷码（循环码、葛莱码）特点：任何两个编码之间只有一位是变特点：任何两个编码之间只有一位是变化的，因而可把误差控制到最小。但编码与化的，因而可把误差控制到最小。但编码与位置循序无直接规律。位置循序无直接规律。2322212022 二、光电式脉冲编码器的结构格雷码的编码方法格雷码的编码方法它是从二进制码

12、转换而来的，转换规则为：它是从二进制码转换而来的，转换规则为：将二进制码与其本身右移一位后并舍去末位的数码作不进位加法，得出的结果即为格雷将二进制码与其本身右移一位后并舍去末位的数码作不进位加法，得出的结果即为格雷码码(循环码循环码)。例：例：将二进制码将二进制码01010101转换成对应的格雷码：转换成对应的格雷码：23 二、光电式脉冲编码器的结构格雷码格雷码二进制编码二进制编码24 二、光电式脉冲编码器的结构q 绝对式脉冲编码器的规格及分辨率绝对式脉冲编码器的规格及分辨率规格规格绝对式码盘的规格与码盘码道数绝对式码盘的规格与码盘码道数 n n 有关；有关；现在市场上提供从现在市场上提供从

13、4 4道道 到到 1818道道 ；选择：选择：伺服系统要求的分辨率；伺服系统要求的分辨率；考虑机械传动系统的参数。考虑机械传动系统的参数。n分辨率（分辨角）分辨率（分辨角）设绝对式码盘的规格设绝对式码盘的规格 n n 道：道：25 二、光电式脉冲编码器的结构位数越多位数越多扇区越多扇区越多制造越困难。制造越困难。在实际应用间接测量直线位移时，可采用组合式绝对码盘。在实际应用间接测量直线位移时，可采用组合式绝对码盘。即：精计数码盘转一圈即：精计数码盘转一圈粗计数码盘转一格。粗计数码盘转一格。26 二、光电式脉冲编码器的结构 脉冲编码器的特点非接触测量，无磨损，码盘寿命长，精度保持性好；非接触测量

14、，无磨损，码盘寿命长，精度保持性好；允许测量转速高，精度较高；允许测量转速高，精度较高；光电转换，抗干扰能力强；光电转换，抗干扰能力强；体积小，便于安装，适合于机床运行环境；体积小，便于安装，适合于机床运行环境；n 结构复杂，价格高，光源寿命短；结构复杂，价格高，光源寿命短；n 码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差。码盘基片为玻璃，抗冲击和抗震动能力差。6.3 6.3 旋旋转变压器器28 6.3 旋转变压器 旋转变压器是一种角位移检测元件，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与旋转变压器是一种角位移检测元件，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号。该转角呈某

15、一函数关系的电信号。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。定子绕组为变压器的原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。定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上，其频率通常为边，转子绕组为变压器的副边。激磁电压接到定子绕组上，其频率通常为400HZ400HZ、500HZ500HZ、1000HZ1000HZ和和 5000HZ5000HZ。旋转变压器结构简单、动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，旋转变压器结构简单、动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。因此，在半闭环控制的数控机床上广泛

16、应用。抗干扰性强，工作可靠。因此，在半闭环控制的数控机床上广泛应用。29 一、旋转变压器的结构常见的旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。常见的旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极旋转变压器，定子和转子各有一对磁极。两极旋转变压器，定子和转子各有一对磁极。四极绕组各有两对相互垂直的磁极，检测精度较高。在数控机床中应用普遍。四极绕组各有两对相互垂直的磁极，检测精度较高。在数控机床中应用普遍。30 二、旋转变压器的工作原理31 二、旋转变压器的工作原理 如图所示如图所示,当激磁电压加到定子绕组上时，通过电磁耦合，转子绕组产生感应电动势。当激磁电压加到定子绕组上时，通过电磁

17、耦合，转子绕组产生感应电动势。当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴位置转动一角度当转子绕组的磁轴与定子绕组的磁轴位置转动一角度时，绕组中产生的感应电动势应为：时，绕组中产生的感应电动势应为：因此，旋转变压器转子绕组输出电压的幅值，是严格按转子偏转角的正弦规律变化的。数因此，旋转变压器转子绕组输出电压的幅值，是严格按转子偏转角的正弦规律变化的。数控机床正是利用这个原理来检验伺服电动机轴或丝杠的角位移的。控机床正是利用这个原理来检验伺服电动机轴或丝杠的角位移的。32 三、旋转变压器的应用 通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组，通常应用的旋转变压器为二极旋转变压

18、器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组，它的控制系统通常两种工作方式：它的控制系统通常两种工作方式：鉴相工作方式鉴幅工作方式33 三、旋转变压器的应用（1）鉴相工作方式如果定子的两相正交绕组分别通以频率和幅值都相等、而相位相差如果定子的两相正交绕组分别通以频率和幅值都相等、而相位相差9090的激磁交流电压，的激磁交流电压，即即转子绕组产生感应电动势转子绕组产生感应电动势 定子输入电压信号与转子绕组输出电压信号的相位差即是转子的偏角定子输入电压信号与转子绕组输出电压信号的相位差即是转子的偏角。34 三、旋转变压器的应用（2）鉴幅工作方式如果定子的两相正交绕组，分别通以频率和相位都相等，而幅

19、值不同（分别与电气角如果定子的两相正交绕组，分别通以频率和相位都相等，而幅值不同（分别与电气角的的正弦和余弦成正比的激磁交流电压），即正弦和余弦成正比的激磁交流电压），即幅值幅值EE2 2的幅值的幅值不断地调整不断地调整值，让输出电压信号的幅恒等于值，让输出电压信号的幅恒等于0 0，则可由，则可由确定确定。幅值幅值6.4 6.4 感感应同步器同步器36 6.4 感应同步器 感应同步器与旋转变压器一样，是一种精密位移测量元件，它是根据电磁耦合原理将感应同步器与旋转变压器一样，是一种精密位移测量元件，它是根据电磁耦合原理将位移或转角转换成电信号，借以进行位置检测和反馈控制。位移或转角转换成电信号，

20、借以进行位置检测和反馈控制。根据用途、运动方式和结构形式，可分为直线式和旋转式两类，分别用于测量直线位根据用途、运动方式和结构形式，可分为直线式和旋转式两类，分别用于测量直线位移和测量旋转角度。移和测量旋转角度。37 一、感应同步器的结构及分类 （1）感应同步器的结构 （以直线式感应同步器为例）（以直线式感应同步器为例）直线式感应同步器中有定尺和滑尺两部分，定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙。直线式感应同步器中有定尺和滑尺两部分，定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙。定尺固定不动，滑尺移动。定尺固定不动，滑尺移动。定尺上的绕组是连续分布的。滑尺有两个激磁绕组，即正弦绕组定尺上的绕组是连续分布的。

21、滑尺有两个激磁绕组，即正弦绕组A A和余弦绕组和余弦绕组B B，它们，它们在空间位置上相差在空间位置上相差1 14 4节距，节距用节距，节距用22表示，其值一般为表示，其值一般为2mm2mm。38 一、感应同步器的结构及分类 sin cos 节距2（2mm）节距（0.5mm）绝缘粘胶 铜箔 铝箔 耐切削液涂层 基板(钢、铜)定尺定尺滑尺滑尺滑尺定尺39 一、感应同步器的结构及分类40 一、感应同步器的结构及分类 （2）感应同步器的分类41 一、感应同步器的结构及分类 (1)(1)标准式标准式 国内生产的标准式感应同步器，其基尺用优质碳素结构铜板制成。用绝缘粘结剂将导国内生产的标准式感应同步器，

22、其基尺用优质碳素结构铜板制成。用绝缘粘结剂将导片粘在基尺上，根据设计要求用腐蚀方法将导片制成均匀分布的连续绕组。标准式的精度片粘在基尺上，根据设计要求用腐蚀方法将导片制成均匀分布的连续绕组。标准式的精度高。高。(2)(2)窄长式窄长式 其定尺的宽度是标准式的其定尺的宽度是标准式的1 12 2，主要用于安装位置窄小的机床上。，主要用于安装位置窄小的机床上。42 一、感应同步器的结构及分类 (3)(3)带式带式 采用钢带作为基尺，绕组可用腐蚀法印制在钢带上，两端用固定块固定在机床的床身采用钢带作为基尺，绕组可用腐蚀法印制在钢带上，两端用固定块固定在机床的床身上。滑尺通过导板夹持在带式定尺上，并与机

23、床运动部件连接，属于普及型的感应同步器。上。滑尺通过导板夹持在带式定尺上，并与机床运动部件连接，属于普及型的感应同步器。它是组装式结构，安装简单，可做成几米长，测量长度较长，特别适用于通用机床数它是组装式结构，安装简单，可做成几米长，测量长度较长，特别适用于通用机床数控化的改装。控化的改装。上述三种感应同步器的节距为上述三种感应同步器的节距为2mm2mm，采用相对坐标系统进行测量。若要测量绝对位置，采用相对坐标系统进行测量。若要测量绝对位置，就需建立一套绝对坐标系统。就需建立一套绝对坐标系统。43 一、感应同步器的结构及分类44 一、感应同步器的结构及分类圆盘型感应同步器圆盘型感应同步器45

24、二、感应同步器的特点：(1)(1)检测精度高；检测精度高；(2)(2)工作可靠、抗干扰能力强；工作可靠、抗干扰能力强；(3)(3)维修简单、寿命长；维修简单、寿命长；(4)(4)测量距离长；测量距离长；(5)(5)结构简单；结构简单；(6)(6)受环境温度变化影响小。受环境温度变化影响小。46 三、感应同步器的工作原理（以直线式感应同步器为例）（以直线式感应同步器为例）直线式感应同步器中有定尺和滑尺两部分，定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙。定直线式感应同步器中有定尺和滑尺两部分，定尺与滑尺平行安装，且保持一定间隙。定尺固定不动，当滑尺移动。定尺上的绕组是连续分布的。滑尺有两个激磁绕组，即正弦

25、绕组尺固定不动，当滑尺移动。定尺上的绕组是连续分布的。滑尺有两个激磁绕组，即正弦绕组A A和余弦绕组和余弦绕组B B，它们在空间位置上相差，它们在空间位置上相差1 14 4节距，节距用节距，节距用22表示，其值一般为表示，其值一般为2mm2mm。使用时，定尺安装在机床固定件上，滑尺安装在移动件上，两者的间隙在全行程上通常使用时，定尺安装在机床固定件上，滑尺安装在移动件上，两者的间隙在全行程上通常应保持应保持2.25mm2.25mm的距离。的距离。工作时，当滑尺的绕组上加上一定频率的交流电压后，根据电磁感应原理，定尺上将感应出相工作时，当滑尺的绕组上加上一定频率的交流电压后，根据电磁感应原理，定

26、尺上将感应出相同频率的感应电压。通过对感应电压的测量，可以精确地测量出位移量。同频率的感应电压。通过对感应电压的测量，可以精确地测量出位移量。47 三、感应同步器的工作原理48 四、感应同步器的应用方式如果在滑尺的两个正余弦绕组中通以满足不同条件的电压，感应同步器作为位置测量装如果在滑尺的两个正余弦绕组中通以满足不同条件的电压，感应同步器作为位置测量装置在数控机床上有两种工作方式：鉴相式和鉴幅式。置在数控机床上有两种工作方式：鉴相式和鉴幅式。鉴相式鉴幅式49 五、感应同步器使用注意事项（1 1）可通过接长感应同步器来满足大行程测量的要求；）可通过接长感应同步器来满足大行程测量的要求；（2 2）

27、感应同步器的测量精度，取决于测量电路对输出感应电压的细分精度；）感应同步器的测量精度，取决于测量电路对输出感应电压的细分精度；（3 3）在安装方面，应保证安装面的精度、定尺与滑尺的相对位置精度、接缝的调整精）在安装方面，应保证安装面的精度、定尺与滑尺的相对位置精度、接缝的调整精度等，并应加装防护装置以避免切屑、油污、灰尘的不良影响；度等，并应加装防护装置以避免切屑、油污、灰尘的不良影响；（4 4）在电气方面，要保证激磁电压波形的对称性和保真性。）在电气方面，要保证激磁电压波形的对称性和保真性。6.5 6.5 光光栅位移位移检测装置装置51 一、光栅的种类 光栅由许多等节距的透光缝隙和不透光的刻

28、线均匀相间排列而构成。光栅由许多等节距的透光缝隙和不透光的刻线均匀相间排列而构成。在高精度数控机床中，利用计量光栅将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给数控在高精度数控机床中，利用计量光栅将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给数控系统，实现闭环控制。系统，实现闭环控制。按应用需要，计量光栅又有透射和反射之分。按应用需要，计量光栅又有透射和反射之分。据用途不同，有用于测量直线位移的直光栅和测量角位移的圆光栅。据用途不同，有用于测量直线位移的直光栅和测量角位移的圆光栅。52 二、直线透射光栅的组成光栅光栅在真空镀膜的透明玻璃或金属镜面上用光刻出的一些平行、等距的密集线纹。在真空镀膜的透明玻璃或

29、金属镜面上用光刻出的一些平行、等距的密集线纹。如图所示，光栅检测装置主要由光源、聚光镜、标尺光栅（长光栅）、指示光栅（短光如图所示，光栅检测装置主要由光源、聚光镜、标尺光栅（长光栅）、指示光栅（短光栅）和光敏元件等组成。栅）和光敏元件等组成。53 三、直线透射光栅的工作原理直线透射光栅是通过形成莫尔条纹、光电转换辨向和细化等环节，实现数字计量的。直线透射光栅是通过形成莫尔条纹、光电转换辨向和细化等环节，实现数字计量的。p在真空镀膜的透明玻璃或金属镜面上用光刻出的一些平行、等距的密集线纹。在真空镀膜的透明玻璃或金属镜面上用光刻出的一些平行、等距的密集线纹。p光栅分标尺光栅和指示光栅。当两光栅保持

30、一定间隙平行放置时，并使刻线倾斜光栅分标尺光栅和指示光栅。当两光栅保持一定间隙平行放置时，并使刻线倾斜一个极其微小的角度一个极其微小的角度，就会产生明暗交替的干涉条纹，就会产生明暗交替的干涉条纹莫尔条纹。莫尔条纹。54 莫尔条纹的形成莫尔条纹的形成标尺光栅标尺光栅 固定固定指示光栅移动指示光栅移动光栅栅距光栅栅距莫莫尔尔条条纹纹节节距距暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮暗亮55（1 1）放大作用：）放大作用：莫尔条纹的节距为光栅栅距的莫尔条纹的节距为光栅栅距的1 1 倍。由于倍。由于很小很小(小于小于1010)，因此节距，因此节距WW比栅距比栅距d d放大了很多倍。放大了很多倍。若当

31、若当d=0.01mmd=0.01mm，=0.01=0.01弧度时，则弧度时，则 W=1mmW=1mm。即将光栅的栅距。即将光栅的栅距d d放大放大100100倍，转换倍，转换成莫尔条纹的节距成莫尔条纹的节距WW。四、莫尔条纹的特点：注意：注意：单位为弧度单位为弧度56(2)(2)平均效应：平均效应：莫尔莫尔条纹是由若干线纹组成，例如每毫米条纹是由若干线纹组成，例如每毫米100100线的光栅，线的光栅，10mm10mm长的莫尔条纹，等亮带长的莫尔条纹，等亮带由由20002000根刻线交叉形成。根刻线交叉形成。因而因而对个别栅线的间距误差对个别栅线的间距误差(或缺陷或缺陷)就平均化了，在很大程度上

32、消除误差的影响。就平均化了，在很大程度上消除误差的影响。莫尔莫尔条纹的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。条纹的节距误差就取决于光栅刻线的平均误差。四、莫尔条纹的特点：57(3)(3)对应关系：对应关系：莫尔莫尔条纹的移动与栅距之间的移动成比例条纹的移动与栅距之间的移动成比例。若标尺光栅不动，将指示光栅顺时针方向转动一若标尺光栅不动，将指示光栅顺时针方向转动一很小的角度很小的角度后，当指示光栅向右移动，则莫尔条纹后，当指示光栅向右移动，则莫尔条纹向下移动；反之，指示光栅向左移动，则莫尔条纹向向下移动；反之，指示光栅向左移动，则莫尔条纹向上移动。上移动。若将指示光栅逆时针方向转一很小的角度若将指

33、示光栅逆时针方向转一很小的角度后，后，并使指示光栅向右移动，则莫尔条纹便向上移动；反并使指示光栅向右移动，则莫尔条纹便向上移动；反之若指示光栅向左移动时，则莫尔条纹向下移动。之若指示光栅向左移动时，则莫尔条纹向下移动。四、莫尔条纹的特点：58 五、辨向方法 为了辨别运动方向，需配置两个彼此错开为了辨别运动方向，需配置两个彼此错开1/41/4纹距的光电元件，使输出电信号彼此在相位纹距的光电元件，使输出电信号彼此在相位上差上差9090，若以其中的一个作为参考信号，则另一个信号将超前或滞后参考信号，若以其中的一个作为参考信号，则另一个信号将超前或滞后参考信号9090。59 六、圆光栅测量角位移圆光栅

34、是在玻璃盘的外环端面上做成黑白相间的线纹，线纹呈辐射状，线纹之间夹角相圆光栅是在玻璃盘的外环端面上做成黑白相间的线纹，线纹呈辐射状，线纹之间夹角相等。等。三种线纹数制三种线纹数制 60进制，如进制，如10800、21600、32400、64800等等 10进制，如进制，如1000、2500、5000等；等；2进制，如进制，如512、1024、2048等。等。6.6 6.6 磁磁栅位置位置检测装置装置61 6.6 磁栅位置检测装置磁尺（磁栅）是用电磁方法计算磁波数目的一种高精度的位置检测装置，可用于长度和磁尺（磁栅）是用电磁方法计算磁波数目的一种高精度的位置检测装置，可用于长度和角度的测量。角度

35、的测量。特点特点：精度高、制作简单、安装调试方便，以及对使用条件要求较低等一系列优点。在：精度高、制作简单、安装调试方便，以及对使用条件要求较低等一系列优点。在油污、粉尘较多的工作条件下使用具有较好的稳定性。油污、粉尘较多的工作条件下使用具有较好的稳定性。磁磁栅检测装置是将具有一定节距的磁化信号，用记录磁头记录在磁性标尺的磁膜上。栅检测装置是将具有一定节距的磁化信号，用记录磁头记录在磁性标尺的磁膜上。在在检测过程中，用拾磁磁头读取磁性标尺上的磁化信号再转换成电信号，然后通过检测检测过程中，用拾磁磁头读取磁性标尺上的磁化信号再转换成电信号，然后通过检测电路把磁头相对于磁尺的位置送给伺服控制系统。

36、电路把磁头相对于磁尺的位置送给伺服控制系统。62 一磁栅的组成它是利用录磁原理工作的。先用录磁磁头将按一定周期变化的方波、正弦波或电脉冲信它是利用录磁原理工作的。先用录磁磁头将按一定周期变化的方波、正弦波或电脉冲信号录制在磁性标尺上，作为测量基准。检测时，用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转化成电号录制在磁性标尺上，作为测量基准。检测时，用拾磁磁头将磁性标尺上的磁信号转化成电信号，再送到检测电路中去，把磁头相对于磁性标尺的位移用数字显示出来，并传输给数控信号，再送到检测电路中去，把磁头相对于磁性标尺的位移用数字显示出来，并传输给数控系统。系统。63 一磁栅的组成1、磁性标尺磁性磁性标尺是在非导磁材

37、料如铜、不锈钢、玻璃或其他合金材料的基体标尺是在非导磁材料如铜、不锈钢、玻璃或其他合金材料的基体上，用涂敷、化学沉积或电镀等方法附一层上，用涂敷、化学沉积或电镀等方法附一层1Om20m厚的硬磁性材料厚的硬磁性材料（如（如NiCoP或或FeCo合金），并在它的表面上录制相等节距周期变化的合金），并在它的表面上录制相等节距周期变化的磁信号。磁信号的节距一般为磁信号。磁信号的节距一般为0.05，0.1，0.2和和 1.0 mm等几种。等几种。64 一磁栅的组成2、读数磁头它是进行磁它是进行磁-电转换的器件。电转换的器件。它它将反映位置变化的磁化信号检测出来，并转换成电信号输送给检测电路将反映位置变化

38、的磁化信号检测出来，并转换成电信号输送给检测电路。为了在低速运动和静止时也能进行位置检测，必须采用一种磁通响应型磁头，而不能采用为了在低速运动和静止时也能进行位置检测，必须采用一种磁通响应型磁头，而不能采用普通录音机上的速度响应型磁头。普通录音机上的速度响应型磁头。65 二、磁通响应型磁头的结构：磁头磁头有两组绕组，分别为绕在磁路截面尺寸较小的横臂上的激磁绕组和绕在磁路截面尺寸有两组绕组，分别为绕在磁路截面尺寸较小的横臂上的激磁绕组和绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上的拾磁绕组（输出绕组较大的竖杆上的拾磁绕组（输出绕组)。当当对激磁绕组施加励磁电流对激磁绕组施加励磁电流Ia=IosintIa=Ios

39、int时，若时，若IaIa的瞬时值大于某一数值，铁芯横臂出现的瞬时值大于某一数值，铁芯横臂出现材料磁饱和，磁阻无穷大，磁路被阻断，输出线圈不与材料磁饱和，磁阻无穷大，磁路被阻断，输出线圈不与oo交链；交链；如果如果IaIa的瞬时值降低至某一数值，的瞬时值降低至某一数值，IaIa所产生的磁通密度随之降低，铁芯横臂材料退出磁饱所产生的磁通密度随之降低，铁芯横臂材料退出磁饱和，磁路导通，和，磁路导通，oo与输出线圈交链。由此可见，绕在较小横臂上的激磁线圈的作用相当于磁开与输出线圈交链。由此可见，绕在较小横臂上的激磁线圈的作用相当于磁开关。关。66 二、磁通响应型磁头的结构：67 二、磁通响应型磁头的

40、结构：磁头的输出信号：磁头的输出信号：在68 三、磁栅的工作原理 设置两个或两组间距相差设置两个或两组间距相差(n1/4)的拾磁磁头，可实现鉴相工作方式和鉴幅工作方式。的拾磁磁头，可实现鉴相工作方式和鉴幅工作方式。69 三、磁栅的工作原理 （1）鉴相工作方式）鉴相工作方式将e A移相/2后幅值恒定、相位与磁头相对于磁性标尺的位移成正比。幅值恒定、相位与磁头相对于磁性标尺的位移成正比。70 三、磁栅的工作原理 （2）鉴幅工作方式）鉴幅工作方式 磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正磁头相对于磁尺每移动一个节距发出一个正(余余)弦信号，经信号处理后可进行位置检测。弦信号，经信号处理后可进行位置检测。