开放式数控系统的检测元件

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常用检测元件归纳表
增量式编码器
绝对式编码器
! j8 ]8 l2 ~6 u: E3 ]+ j光栅
旋转变压器
旋转式感应同步器
$ b7 N+ i9 P) W: m; o8 q原理
$ j0 A. b& [. y* C9 O% J' ?利用光电原理把机械角位移变成电信号
1 R& }% g% l5 z: M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
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
% b7 F! @5 a& `; j& f  K/ [) Z4 |原理和结构
/ d1 u9 x: N4 U2 e  ^* y- P(1)接触式
(2)光电式
(3)电磁式
反馈形式
(1)增量式编码器
& k: d  p4 K2 x9 A9 G! V(2)绝对式编码器
; x" `/ M3 H0 j3 _7 c! M0 L(3)混合式编码器
材料
+ _" i9 v1 T5 z) P8 j( t. |(1)玻璃光栅
(2)金属光栅
- |* Y$ G4 D, r' n# g5 O+ D$ K2 r6 T原理
(1)透射式
(2)反射式
8 H: V" R2 K1 d$ c) y( O(1)正余弦旋转变压器
. l1 _( h+ U+ T9 F6 I(2)线性旋转变压器
(3)比例式旋转变压器
! f/ z4 ]9 f) ?0 Q8 F! o" w(1)直线式
(2)旋转式
基本组成
发光二极管，光电圆盘，遮光板，光敏元件，
$ d! O- k5 `3 {2 u. [(1)圆光栅
0 P3 t6 [) H. N' a& ^* R3 }% T金属圆环，标尺光栅，读数头
(2)直线光栅
, ^$ q3 j' g% x0 I' H标尺光栅，读数头
* N& s& ~4 P8 `1 B/ |2 y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
6 d6 \. p6 _) ?定尺和滑尺，绕组
特点
" q- r; a& Y- W2 l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
, L2 x5 y. C6 `4 V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。
+ n( l  x. u+ j- |/ D. l优点
( c- t5 r3 q4 g( H. Y9 ?# h3 q) F' s(1)没有触点磨损
(2)允许转速高、精度高
分辨率高
* Q; U% m) l! r5 q' f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
(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
- T5 `5 O4 O" L& v(3)结构简单、工作可靠、使用寿命长
/ {7 d, h9 ~! W$ M' \7 ?/ Q8 d# X(4)可以长距离位移测量
(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 F' `  l! n- G$ B7 k(4)价格较绝对式便宜
$ g$ A! X) G/ Y$ R% _(3)可以直接读取角度坐标的绝对值，不必“寻零”
" R3 H1 K# `# I1 `2 x(4)位置信息不容易丢失
: R3 k! R! ^6 H$ l7 g( d3 K! S4 X(5)没有累积误差
1 R! O) f- D$ \) ^" G0 W, e2 f. ^(6)允许的最高旋转速度比增量式高
" R3 l) u& ]8 p  ^' E9 g9 ^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
8 p% H1 g) R) j! y+ Z* J* W(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
% p# x$ a5 w7 W0 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
0 F5 a3 F# R3 C# P) _(3)掉电后会丢失位置信息
& ^# o% o5 v+ L7 C. t" f- {(4)允许的最高旋转速度不如绝对式高
(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
(4)采样处理时存在时间延迟，不适应高速控制的需要
精度范围
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。
. u" L3 r# ~, }- X! m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
测量精度3～5’
$ y) @5 ?7 e% H$ M! V% \(1)直线式
  \  p& J+ |( h7 `. ~* F精度±1μm，分辨率0.05μm，重复精度0.2μm
(2)旋转式(直径300mm)
精度±1"，分辨率0.05"，重复精度0.1 "
应用场合
* _2 t& o- m2 ^/ `2 e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
0 x4 l7 J# W5 z+ h) F) L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
7 n; x, T/ \8 {4 b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。
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
4 B% N( g4 G1 |/ ]/ x1 s主要特征参数
, \; p( L" `4 I$ D5 i+ E% m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
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
6 X+ P" J0 q. o1 w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
【MechNet】
文章关键词： 数控机床