Transcript 旋转变压器

第六章
数控机床的位置检测
装置
数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
目
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6.1 概述
一、对检测装置的要求
二、检测装置的分类
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 脉冲编码器
6.5 光 栅
6.6 磁 栅
6.7 激光干涉仪
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.1 概述
一、对位置检测装置的要求
组成：位置测量装置是由检测元件（传
感器）和信号处理装置组成的。
作用：实时测量执行部件的位移和速度
信号，并变换成位置控制单元所要求的信号
形式，将运动部件现实位置反馈到位置控制
单元，以实施闭环控制。它是闭环、半闭环
进给伺服系统的重要组成部分。
闭环数控机床的加工精度在很大程度上是
由位置检测装置的精度决定的，在设计数控
机床进给伺服系统，尤其是高精度进给伺服
系统时，必须精心选择位置检测装置。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
二、检测装置的分类
按工作条件和测量要求的不同, 测量方式亦有不同的划分方法
6.1 概述
数控系统中的检测装置分为位移、速度和电流三种类型。
6.3 旋转变压器
6.2 感应同步器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
数控测量装置的性能指标及要求
传感器的性能指标应包括静态特性和动态特性，主要如下。
1.精度 符合输出量与输入量之间特定函数关系的准确程度
称作精度。高精度和高速实时测量。
2.分辨率 分辩率应适应机床精度和伺服系统的要求。
3.灵敏度 灵敏度高、一致。
4.迟滞 对某一输入量，传感器的正行程的输出量与反行程的
输出量的不一致，称为迟滞。迟滞小。
5.测量范围和量程
6.零漂与温漂
其它： 可靠，抗干扰性强、使用维护方便、成本低等。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.2 感应同步器
感应同步器是一种电
磁式位置检测元件，按结
构特点—般分为直线式和
旋转式两种。直线式感应
同步器由定尺和滑尺组成；
旋转式感应同步器由转子
和定子组成。前者用于直
线位移测量，后者用于角
位移测量。它们的工作原
理都与旋转变压器相似。
感应同步器具有检测精度
比较高、抗干扰性强、寿
命长、维护方便、成本低、
工艺性好等优点，广泛应
用于数控机床及各类机床
数控改造。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
感应同步器的结构示意图
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
感应同步器的结构
定尺和滑尺基板是由与机床
热膨胀系数相近的钢板做成，钢
板上用绝缘粘结剂贴以铜箔，并
利用照像腐蚀的办法做成图示的
印刷绕组。感应同步器定尺和滑
尺绕组的节距相等，均为2ι、这
是衡量感应同步器精度的主要参
数，工艺上要保证其节距的精度。
一块标准型感应同步器定尺长度
为250mm，节距为2mm，其绝对
精度可达2.5μm，分辨率可达
0.25μm。
如果把定尺绕组和滑尺绕组
A对准，那么滑尺绕组B正好和定
尺绕组相差1／4节距。也就是说，
A绕组与B绕组在空间上相差l／4
节距。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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感应同步器的结构示意图
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
感应同步器的结构和工作原理
如右图，滑尺的两个绕组中的任一绕
组通以交变激磁电压时，由于电磁效
应．定尺绕组上必然产生相应的感应电势。
感应电势的大小取决于滑尺相对定尺的位
置。右图中给出了滑尺绕组(滑尺)相对于
定尺绕组(定尺)处于不问的位置时，定尺
绕组中感应电势的变化情况。A点表示滑尺
绕组与定尺绕组重合，这时定尺绕组中的
感应电势最大；如果滑尺相对于定尺从A点
逐渐向左(或右)平行移动，感应电势就随
之逐渐减小，在两绕组刚好错开1／4节距
的位置B点，感应电势减为零；若再继续移
动，移到1/2节距的C点，感应电势相应地
变为与A位置相同，但极性相反，到达3／4
节距的D点时，感应电势再一次变为零；其
后，移动了一个节距到达E点，情况就又与
A点相同了，相当于又回到了A点。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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感应同步器的工
作原理
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
感应同步器的应用
1. 鉴相方式
6.1 概述
滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以幅值相同、频率相同、相位相
差90 °的交流电压
Us = Um sin ωt
Uc = Um cos ωt
励磁信号将在空间产生一个以ω为频率移动的行波。磁场切割定尺
导片, 并在其中感应出电势, 该电势随着定尺与滑尺相对位置的不同而产
生超前或滞后的
相位差θ。按照叠加原理可以直接求出感应电势
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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Uo = KUm sin ωtcos θ- KUm cos ωtsin θ= KUm sin ( ωt - θ)
在一个节距内, θ与滑尺移动距离是一一对应的, 通过测量定尺感应
电势相位θ,便可测出定尺相对滑尺的位移。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
感应同步器的应用
2. 鉴幅方式
6.1 概述
滑尺的正弦绕组和余弦绕组分别通以频率相同、相位相同,
但幅值不同的交流电压
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
Us = Um sin α1 sin ωt
6.5 光栅
Uc = Um cos α1 sin ωt
6.6 磁尺
式中的α1 相当于式( 2. 9) 中的θ。此时, 如果滑尺相对定
尺移动一个距离d, 其对应的相移为α2 , 那么在定尺上的感应电
势为
6.7激光干涉仪
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Uo = KUm sin α1 sin ωtcos α2 - KUm cos α1 sin ωtsin α2
= KUm sin ωtsin( α1 - α2 )
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.3 旋转变压器
旋转变压器是一种旋转式的
小型交流电动机, 它由定子和转
子组成。如图所示是一种无刷旋
转变压器的结构, 左边为分解器,
右边为变压器。变压器的作用是
将分解器转子绕组上的感应电动
势传输出来, 这样就省掉了电刷
和滑环。分解器定子绕组为旋转
变压器的原边, 分解器转子绕组
旋转变压器结构示意
1— 电动机轴 2 —外壳 3—分解器定子
为旋转变压器的副边, 励磁电压
4 —变压器定子绕组 5—变压器转子绕组
接到原边, 励磁频率通常为400
6— 变压器转子;7— 变压器定子
Hz、500 Hz、1000 Hz、5000 Hz。 8—分解器转子 9— 分解器定子绕组
10— 分解器转子绕组
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,
输出信号的幅度大, 抗干扰性强,
工作可靠, 为数控机床经常使用
的位移检测元件之一。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
旋转变压器的结构和工作原理
◆旋转变压器（Resolver）简称旋变，又称作解算器或分解器。6.1 概述
6.2 感应同步器
◆分类：有电刷、集电环结构和无刷结构
6.3 旋转变压器
单对极元件、多对极元件（或称多极元件）
6.4 编码器
◆工作原理：电磁感应
6.5 光栅
6.6 磁尺
S1
定子
转子
R1
S2
R2
R4
R3
S3
6.7激光干涉仪
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S4
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
旋转变压器的结构和工作原理
V1=Vmsinωt
V1
V1
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
E2=0(α= 90°)
E2=KVmSINωtcosα
E2= KVmsinωt(α= 0°)
E2= KV Scos α= KV m sinωtcos α
α=90°
E2 = 0
α=0°
E2 = KV m SINωt
式中: E2—转子绕组感应电势； V1—定子绕组励磁电压 V1=Vmsinωt；
Vm—电压信号幅值； α—定、转子绕组轴线间夹角； K—变压比
（即绕组匝数比）
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
旋转变压器的应用
1）.鉴相方式
6.1 概述
6.2 感应同步器
Vs=Vmsinωt
6.3 旋转变压器
VC=Vmcosωt
E2= KV
= KV
m
6.4 编码器
cosα- KV Csinα
6.5 光栅
(sinωtcosα- cosωtsinα)
6.6 磁尺
S
= KV
m
sin(ωt-α)
VS
VC
定子两相绕组励磁
6.7激光干涉仪
目
E2
转子输出信号的相位角(ωt-α)与
转子的偏转角之间有着严格的对
应关系。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
旋转变压器的应用
2）.鉴幅方式
6.1 概述
Vs=Vmsinα电sinωt
VC=Vmcosα电sinωt
E2= KV m cosα机- KV csinα机
= KV m sinωt(sinα电cosα机- cos电sinα机
= KV
m
sin(α电-α机) sinωt
Vs
Vc
定子两相绕组励磁
E2
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
感应电势（ E2 ）是以 ω为角频率、
以 Vm sin(α电 -α机 )为幅值的交变
电压信号。若电气角α电已知，只要
测出 E2 幅值(利用 E2=0)，便可间接
的求出机械角 α 机 ，从而得出被测
角位移。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.4 脉冲编码器
脉冲编码器的分类与结构
脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生
6.1 概述
器，能把机械转角变成电脉冲，可作为
1
位置检测和速度检测装置。
2
3
4
5
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
脉冲编码器分为：光电式、接触式
6.5 光栅
和电磁感应式。
6.6 磁尺
脉冲编码器是一种增量检测装置，
6.7激光干涉仪
它的型号是由每转发出的脉冲数来区分。
2000P/r、2500 P/r和3000 P/r等；在高速、
7
6
高精度数字伺服系统中应用高分辨率的
图5. 14 光电脉冲编码器的结构
脉冲编码器, 如20 000 P / r、25 000 P /r
1-光源 2-圆光栅 3-指示光栅 4-光电池组
和30 000 P / r 等, 现在已有使用每转发10
5-机械部件 6-护罩 7-印刷电路板
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万个脉冲的脉冲编码器, 该编码器装置内
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回
部采用了微处理器。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
旋转编码器图片
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
内圆周钢带光栅
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
外圆周钢带光栅
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
绝对式旋转编码器
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
带EnDat接口的绝对式编码器
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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第21页共54页
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光电脉冲编码器的工作原理
节距P
A
B
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
90°
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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90°
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光电脉冲编码器的输出波形
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光电脉冲编码器的应用
6.1 概述
应用一：
适应带加减计数要求的
A相信号
B相信号
a
整形
b
整形
单稳
反向
d
&
e
c
&
可逆计数器，形成加计
a
a
数脉冲和减计数脉冲
b
c
b
c
f
+ 可逆
计数
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
d
d
e
e
f
f
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光电脉冲编码器的应用
A相脉冲
B相脉冲
A1
整形
整形
Q
S
单稳
单稳
B1
应用二：
C
D
R
方向 有方向端
计数
的可逆计
1
2
数器
Q
成正走、反走计数脉冲
6.3 旋转变压器
6.5 光栅
6.6 磁尺
A
A
B
B
A1
A1
B1
和方向控制电平。
6.2 感应同步器
6.4 编码器
3 脉冲
适应有计数控制端和方
向控制端的计数器，形
6.1 概述
C
高电平“1”
目
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B1
C
D
D
1
1
低电平“0”
3
6.7激光干涉仪
高电平“1”
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高电平“1”
3
返
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数控技术与CAM第六章
6.5
数控机床的位置检测装置
光
栅
光栅式传感器概述
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
•
•
•
•
•
•
1874英国 L.Rayleigh
1950年德国Heidenhai
性能好，制造费用低
精度 微米级、亚微米级和纳米级
测量速度从60m/min，到480m/min
测量长度 1m 到 100m
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
分类
6.1 概述
6.2 感应同步器
光栅的分类：
物理光栅－光的衍射
计量光栅－透射和反射
光栅的运动方式：长光栅和圆光栅
光线的走向：透射光栅和反射光栅
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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第26页共54页
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光栅原理
莫尔条纹
两条线或两个物体之间以恒定的角
度和频率发生干涉
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
直线光栅莫尔条纹
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
圆弧莫尔条纹
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
播放动画
单击准备演示
播放中……
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
辐射形莫尔条纹
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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单击准备演示
播放动画
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
长光栅光闸莫尔条纹
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
播放动画
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
长光栅检测装置的结构
光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元 6.1 概述
件, 主要由光栅尺( 包括标尺光栅和指示光栅) 和 6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
光栅读数头两部分组成,
6.4 编码器
2
6.5 光栅
6.6 磁尺
3
6.7激光干涉仪
4
V
目
S
1
1
光栅的结构
1-防护垫
4-防护罩
2-光栅读数头 3-标尺光栅
2
3
4
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5
光栅读数头
1-光源 2-准直镜 3-指示光栅
4-光敏元件
5-驱动线路
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
长光栅检测装置的结构
通常, 标尺光栅固定在机床的运动部件( 如工作台或
丝杠) 上, 光栅读数头安装在机床的固定部件( 如机床底
座) 上, 两者随着工作台的移动而相对移动。在光栅读数
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。当安装光栅时,
要严格保证标尺光栅和指示光栅的平行度以及两者之间的
间隙( 一般取0.05mm或0.1mm) 要求。
光栅尺是用真空镀膜的方法光刻上均匀密集线纹的透
明玻璃片或长条形金属镜面。对于长光栅, 这些线纹相互
平行, 各线纹之间的距离相等, 称此距离为栅距。对于圆
光栅, 这些线纹是等栅距角的向心条纹。栅距和栅距角是
决定光栅光学性质的基本参数。常见的长光栅的线纹密度
为25 条/mm、50 条/mm、100 条/mm、250 条/mm。对于圆
光栅, 若直径为70 mm, 则一周内刻线100 ～768条; 若直
径为110 mm, 则一周内刻线达600 ～1024 条, 甚至更高。
同一个光栅元件, 其标尺光栅和指示光栅的线纹密度必须
相同。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
长光栅工作原理（以透射投影为例）
莫尔条纹：
将指示光栅在其自身的平面内转
过一个很小的角度β, 使两块光栅的刻
线相交, 当平行光线垂直照射标尺光
栅时, 则在相交区域出现明暗交替、
间隔相等的粗大条纹, 称为莫尔条纹。
由于两块光栅的刻线密度相等, 即栅
距λ相等, 使产生的莫尔条纹的方向与
光栅刻线方向大致垂直, 其几何关系
如图所示。当β很小时, 莫尔条纹的节
距为
这表明, 莫尔条
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
光栅的工作原理
目
纹的节距是栅距的1 / β倍。当标尺光
栅移动时, 莫尔条纹就沿与光栅移动
方向垂直的方向移动。当光栅移动一个栅距λ时, 莫尔条纹就相应准确地
移动一个节距p, 也就是说, 两者一一对应。因此, 只要读出移过莫尔条纹
的数目, 就可知道光栅移过了多少个栅距。而栅距在制造光栅时是已知
的, 所以光栅的移动距离就可以通过光电检测系统对移过的莫尔条纹进
行计数、处理后自动测量出来。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
透射式光栅原理
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
透射式光栅原理
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
机械结构
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
反射式光栅原理
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
反射式光栅原理
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
增量式光栅
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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增量式光栅刻线
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
绝对式光栅
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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LC481光栅尺的编码结构和附加增量刻道
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光栅尺安装
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光栅尺安装
测量长度大于3240mm：
分段安装与校准
安装标尺带并张紧
安装密封条
插入扫描单元
调整张力使机床线性误
差优于±100µm/m
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
莫尔条纹的特征：
6.1 概述
（1）莫尔条纹的变化规律：两片两光栅相对移过一个栅距，
莫尔条纹移过一个条纹间距。由于光的衍射与干涉作用，
莫尔条纹的变化规律近似正（余）弦函数，变化周期数与
两光栅相对移过的栅距数同步。
（2）放大作用 莫尔条纹宽度 P和光栅栅距 λ 、栅线夹角β之
间关系：
由图可知 P = λ sin β
又θ很小可认为 sin β ≈ β
故P=λ/β
例如：光栅的刻线为100 条, 即栅距为0.01 mm 时λ = 0.01, θ=
0.01rad, 得P =1mm, 放大100
（3）均化栅距误差作用
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
光栅位移-数字变换电路
莫尔条纹的细分技术：光学细分、机械细分和电子细分
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
a
b
c
d
差动放大
整形
正脉冲
方向
门
可逆
辨别
电路
计数
sin
6.4 编码器
cos
6.5 光栅
A
差动放大
整形
反脉冲
6.6 磁尺
B
C
6.7激光干涉仪
D
A’
(sin)
a
b
c
d
差动放大
整形
反向
差动放大
(cos)
整形
微分
A
C
微分
B
反向
微分
D
微分
A’
C’
B’
D’
Y1
Y2
Y3
Y4
Y5
Y6
Y7
Y8
H1
H2
B’
C’
正向脉冲
反向脉冲
正走
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D’
相加
A’
B’
C’
D’
相加
反走
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数控技术与CAM第六章
6.6
数控机床的位置检测装置
磁
栅
磁栅又称磁尺, 是一种录有等
节距磁化信号的磁性标尺或磁盘,
6.1 概述
其录磁和拾磁原理与普通磁带相
6.2 感应同步器
似。在检磁过程中, 磁头读取磁性
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
标尺上的磁化信号并把它转换成
6.5 光栅
电信号, 然后通过检测电路将磁头
6.6 磁尺
相对于磁性标尺的位置送入计算
6.7激光干涉仪
机或数显装置。
磁栅按磁性标尺基体的形状
可分为平面实体型磁栅、带状磁
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磁栅结构框图
栅、线状磁栅和圆型磁栅, 前三种
用于直线位移测量, 后一种用于角
位移测量。
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
磁栅用磁头
拾磁磁头是一种磁电转换器, 用来把磁尺上的磁化信号检测出
来变成电信号送给检测电路。拾磁磁头可分为动态磁头与静态磁
6.1 概述
头。
6.2 感应同步器
动态磁头又称为速度响应型磁头, 它只有一组输出绕组, 所以
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
只有当磁头和磁尺有一定相对速度时才能读取磁化信号, 并有电压
6.5 光栅
信号输出。这种磁头用于录音机、磁带机的拾磁磁头, 不能用于测
6.6 磁尺
量位移。
6.7激光干涉仪
由于用于位置检测用的磁栅要求当磁尺与磁头相对运动速度
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很低或处于静止时亦能测量位移或位置, 所以应采用静态磁头。静
态磁头又称磁通响应型磁头, 它在普通动态磁头上加有带励磁线圈
的可饱和铁芯, 从而利用了可饱和铁芯的磁性调制的原理。静态磁
头可分为单磁头、双磁头和多磁头。
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数控技术与CAM第六章
6.7
数控机床的位置检测装置
激光干涉仪
6.1 概述
双频激光干涉仪检测方法
1）空载条件下检测
2）将反光镜固定在移动部件上
3）在坐标全行程上按照一定距离（如200mm）设
置定位点，并用G00编写程序使机床往返运动5次，
记录每个定位点的实测值
4）数据处理
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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用双频激光干涉仪检测定位精度
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
5）定位精度评价（JB/GQ1140-89）
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
在任意300mm测量长度上
6.4 编码器
普通级：0.02
6.5 光栅
6.6 磁尺
定位精度
精密级：0.01
普通级：0.016
6.7激光干涉仪
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重复定位精度
精密级：0.01
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
机床切削精度的检测
（1）切削精度检测
切削精度检测是对数控机床的几何精度和定
位精度在切削条件下的一项综合检测。
（2）方法
1）加工标准NAS试件
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.1 概述
美国NAS(国家宇航标准)979在20年前就制订了
“圆形－菱形－方形”试件标准(现在是中国机床工
具工业协会CMTBA的标志)。
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
工具：准备铸铁或铝合金试件、铣刀及编制数
控加工程序，高精度圆度仪及高精度三坐标测量机
作试件精度检验。
“圆形－菱形－方形”试件的大多数切削运动
是在X－Y平面上进行的，因此沿X-Z和Y-Z平面上的
精度大部分没有测定。
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
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数控技术与CAM第六章
数控机床的位置检测装置
6.1 概述
6.2 感应同步器
6.3 旋转变压器
6.4 编码器
6.5 光栅
6.6 磁尺
6.7激光干涉仪
目
用球杆仪检测数控加工中心
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