數控機床檢測裝置光柵

B. 數控機床位置檢測裝置的分類方法

數控機床位置檢測裝置的分類方法

對於不同類型的數控機床，因工作條件和檢測要求不同，可以採用以下不同的檢測方式。下面就一起隨我來了解下數控機床位置檢測裝置的分類方法吧。

1、增量式和絕對式測量

增量式檢測方式只測量位移增量，並用數字脈沖的個數來表示單位位移(即最小設定單位)的數量，每移動一個測量單位就發出一個測量信號。其優點是檢測裝置比較簡單，任何一個對中點都可以作為測量起點。但在此系統中，移距是靠對測量信號累積後讀出的'，一旦累計有誤，此後的測量結果將全錯。另外在發生故障時(如斷電)不能再找到事故前的正確位置，事故排除後，必須將工作台移至起點重新計數才能找到事故前的正確位置。脈沖編碼器，旋轉變壓器，感應同步器，光柵，磁柵，激光干涉儀等都是增量檢測裝置。

絕對式測量方式測出的是被測部件在某一絕對坐標系中的絕對坐標位置值，並且以二進制或十進制數碼信號表示出來，一般都要經過轉換成脈沖數字信號以後，才能送去進行比較和顯示。採用此方式，解析度要求愈高，結構也愈復雜。這樣的測量裝置有絕對式脈沖編碼盤、三速式絕對編碼盤(或稱多圈式絕對編碼盤)等。

2、數字式和模擬式測量

數字式檢測是將被測量單位量化以後以數字形式表示。測量信號一般為電脈沖，可以直接把它送到數控系統進行比較、處理。這樣的檢測裝置有脈沖編碼器、光柵。數字式檢測有如下的特點：

(1)被測量轉換成脈沖個數，便於顯示和處理;

(2)測量精度取決於測量單位，與量程基本無關;但存在累計誤碼差;

(3)檢測裝置比較簡單，脈沖信號抗干擾能力強。

模擬式檢測是將被測量用連續變數來表示，如電壓的幅值變化，相位變化等。在大量程內做精確的模擬式檢測時，對技術有較高要求，數控機床中模擬式檢測主要用於小量程測量。模擬式檢測裝置有測速發電機、旋轉變壓器、感應同步器和磁尺等。模擬式檢測的主要特點有：

(1)直接對被測量進行檢測，無須量化。

(2)在小量程內可實現高精度測量。

3、直接檢測和間接檢測。

位置檢測裝置安裝在執行部件(即末端件)上直接測量執行部件末端件的直線位移或角位移，都可以稱為直接測量，可以構成閉環進給伺服系統，測量方式有直線光柵、直線感應同步器、磁柵、激光干涉儀等測量執行部件的直線位移;由於此種檢測方式是採用直線型檢測裝置對機床的直線位移進行的測量。其優點是直接反映工作台的直線位移量。缺點是要求檢測裝置與行程等長，對大型的機床來說，這是一個很大的限制。

位置檢測裝置安裝在執行部件前面的傳動元件或驅動電機軸上，測量其角位移，經過傳動比變換以後才能得到執行部件的直線位移量，這樣的稱為間接測量，可以構成半閉環伺服進給系統。如將脈沖編碼器裝在電機軸上。間接測量使用可靠方便，無長度限制;其缺點是在檢測信號中加入了直線轉變為旋轉運動的傳動鏈誤差，從而影響測量精度。一般需對機床的傳動誤差進行補償，才能提高定位精度。

除了以上位置檢測裝置，伺服系統中往往還包括檢測速度的元件,用以檢測和調節發動機的轉速。常用的測速元件是測速發動機。

C. 光柵的結構及用途分別是什麼#數控機床#

光柵是用於數控機床的精密檢測裝置，是一種非接觸式測量。它是利用光學原理進行內工作，按形狀容可分為圓光柵和長光柵。圓光柵用於角位移的檢測，長光柵用於直線位移的檢測。光柵是利用光的透射、衍射現象製成的光電檢測元件，它主要由光柵尺（包括標尺光柵和指示光柵）和光柵讀數頭兩部分組成。光柵具有如下特點：
（1）響應速度快、量程寬、測量精度高。測直線位移，精度可達0.5～3μm（300mm范圍內），解析度可達0.1μm；測角位移，精度可達0.15″，解析度可達0.1″，甚至更高。
（2）可實現動態測量，易於實現測量及數據處理的自動化。
（3）具有較強的抗干擾能力。
（4）怕振動、怕油污，高精度光柵的製作成本高。

D. 閉環數控機床的檢測裝置在哪裡

半閉環控制數控系統：
位置檢測元件被安裝在電動機軸端（伺服電機編碼器）或絲杠軸端（編碼器），通過角位移的測量間接計算出機床工作台的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制。由於閉環的環路內不包括絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節，由這些環節造成的誤差不能由環路所矯正，其控制精度不如閉環控制數控系統，但其調試方便，可以獲得比較穩定的控制特性，因此在實際應用中，這種方式被廣泛採用。
全閉環控制數控系統：
位置檢測裝置安裝在機床工作台上（光柵尺），用以檢測機床工作台的實際運行位置(直線位移)，並將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制，這類控制方式的位置控制精度很高，但由於它將絲杠、螺母副及機床工作台這些大慣性環節放在閉環內，調試時，其系統穩定狀態比較難調試。
數控程序代碼標准(ISO EIA) ：
數控程序代碼，由於各個數控機床生產廠家所用的標准尚未完全統一，其所用的代碼、指令及其含義不完全相同，因此在編製程序時必須按所用數控機床編程手冊中的規定進行。為了滿足設計、製造、維修和普及的需要，在輸入代碼、坐標系統，加工指令、輔助功能及程序格式等方面，國際上已經形成了兩種通用的標准：
即國際標准化組織(ISO)標准和美國電子工業學會(EIA)標准。
在ISO 代碼中程序段結束符號為LF，在EIA 代碼中程序段結束符號為CR,
我國機械工業部根據ISO標准制定了：
JB3050-82《數字控制機床用七單位編碼字元》
JB3051-1999《數字控制機床坐標和運動方向的命名》
JB3208-1999《數字控制機床穿孔帶程序段格式中的准備功能G和輔助功能M代碼》。
詳細看：http://ke..com/view/4205044.htm

E. 數控機床光柵的介紹

數控機床光柵的介紹

引導語：在高精度數控機床上，使用光柵作為位置檢測裝置。它是將機械位移或模擬量轉變為數字脈沖，反饋給CNC系統，實現閉環位置控制。光柵種類很多，其中有物理光柵和計量光柵之分。你們是知道數控機床光柵是什麼嗎?下面就來跟著我去看看吧!

數控機床物理光柵的刻線細而密，柵距(兩刻線間的距離)在。.002—0. 005mm之間，通常用於光譜分析和光波波長的測定。數控機床計量光柵相對來說刻線較粗，柵距在0.004—0. 25mm乏間，通常用於數字檢測系統，用來檢測高精度的直線位移和角位移。數控機床計量光柵是用於數控機床的精密檢測裝置，具有測量精度高、響應速度快、量程寬等特點，是閉環系統中一種用得較多的位置檢測裝置。

1.數控機床光柵的種類

根據光線在光柵中是反射還是透射分為透射光柵和反射光柵;透射光柵是在玻璃的表面上製成透明與不透明間隔相等的線紋。反射光柵是在鋼尺或不銹鋼帶的表面上，光整加工成反射光很強的鏡面，用照相腐蝕工藝製作光柵條紋。

根據光柵形狀可分為直線光柵和圓光柵，直線光柵用於檢測直線位移，圓光柵用於檢測角位移。

2數控機床光柵的結構與工作原理

(1)數控機床直線透射光柵的組成

光柵位置檢測裝置由光派、長光柵(標尺光柵)、短光柵(指示光柵)、光電接收元件等組成。

光柵裝置由標尺光柵和指示光柵組成，在標尺光柵和指示光柵上都有密度相同的許多刻線，稱為光柵條紋。光柵條紋的密度一般為每毫米25、50.100或250條。通常指示光柵固定在機床的固定部件上，標尺光柵固定在機床的移動部件上t兩者隨數控機床移動部件的移動而相對移動。兩光柵尺相互平行放置，並保持一定的間隙(o. 00~o.imm)重疊在一起.a為柵線寬，^為柵線縫隙寬，d-。+^為光柵的'柵距。數控機床由光源、透鏡、光柵尺、光敏元件和一系列信號處理電路組成。信號處理電路一般包括放大、整形、鑒向、倍頻電路等。通常情況下，除標尺光柵與工作龠裝在一起隨其移動外，光源、透鏡、指示光柵、光敏元件和信號處理電路均裝在一個殼體內，做成一個單獨的部件，固定在機床上，其作用是將光柵莫爾條紋變成電信號。讀數頭由光源，透鏡、指示光柵、光敏元件和驅動線路組成，是一個單獨的部件。

(2)光數控機床柵的基本測量原理

對於棚距d相等的指示光柵和標尺光柵，當兩光柵尺沿線紋方向保持一個很小的夾角日、刻劃面相對平行且有一個很小的間隙(一般取0 05mm，0 imm)放置時，在光源的照射下，由於先的衍射或遮光效應，在與兩光柵線紋角目的平分線相垂直的方向上，形成明暗相間的條紋，這種條紋稱‘莫爾條紋’。由於0角很小-所以奠爾條紋近似垂直於光柵的線紋，故有時稱莫爾條紋為橫向奠爾條紋。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條暗紋之間的距離稱為奠爾條紋的寬度，以塒表不。

莫爾條紋具有如下特性：

①起放大作用。如圖4-25(b)所示，在傾斜角自很小時，莫爾條紋寬度Ⅲ與柵距d之間有如下關系

叫一d/(2sin0/2)≈d,10

若取d=0.Oimm.O=O.Oirad，則w-imm。利用光的干涉現象，就能把光柵的柵距d轉換成放大100倍的莫爾條紋寬度山。

②實現平均誤差作用。莫爾條紋是由大量光柵線紋干涉共同形成的，使得柵距之間的相鄰誤差被平均化了·消除了由光柵線紋的製造誤差導致的柵距不均勻而造成的測量誤差。

③莫爾條紋的移動與柵距的移動成比例。當光柵移動一個柵距時，莫爾條紋也相應移動一個奠爾條紋寬度;若光柵移動方向相反，則莫爾條紋移動方I句也相反。莫爾條紋移動方向與兩光柵夾角口移動方向垂直。這樣，測量光柵水平方向移動的微小距離就可用檢測莫爾條紋移動的變化來代替。

由於莫爾條紋的位移剛好反映丁光柵柵距的位移，同時莫爾條紋的光強也經歷了一個由亮到暗、由暗到亮的正弦變化周期。這樣，柵距移動與莫爾條紋移動的對應關系，便於用光敏元件(如硅先電池)將光信號轉換成電信號。

編碼器是一種旋轉式的檢測角位移的感測器。在位移檢測感測器中，編碼器是數控機床中使用較多的一種感測器。編碼器按碼盤的讀取方式，可分為光電式、接觸式和電磁式。就精度和可靠性來講，光電式編碼器優於其他兩種，是目前應用較多的一種。下面主要介紹光電脈沖編碼器。

脈沖編碼器的型號由每轉發出的脈沖數來區分。

數控機床上常用的脈沖編碼器有2 000P/r、2 000P/r、3 000P/r等，在高速、高精度數字伺服系統中應用高解析度的脈沖編碼器，如20 000P/r、20 000P/r和30 000P/r等，現在已有使用每轉發10萬個脈沖的脈沖編碼器，該編碼器裝置內部採用了微處理器。

F. 數控機床光柵由哪幾部分組成

光柵尺由標尺光柵和光柵讀數頭兩部分組成。標尺光柵一般固定在機床活動部版件上，光柵讀權數頭裝在機床固定部件上，指示光柵裝在光柵讀數頭中。
光柵檢測裝置結構光柵檢測裝置的關鍵部分是光柵讀數頭，它由光源、會聚透鏡、指示光柵、光電元件及調整機構等組成。標尺光柵和光柵讀數頭相對移動，標尺光柵的條紋和光柵讀數頭的條紋（莫爾條紋）產生明暗信號，由讀數頭的電路轉換成信號輸出。

G. 數控機床測量裝置主要有哪些

數控機床常用的檢測裝置有脈沖編碼器、旋轉變壓器、感應同步器、光柵和磁尺等。

H. 試述光柵測量裝置的組成及工作原理

1．光柵測量裝置的組成：
德國HEIDENHAIN公司生產的長光柵測量裝置基本結構主要包括三大部分：光柵尺（定尺）、掃描頭、滑動頭入EXE＊＊＊（＊＊＊表示型號代碼）。
光柵尺：一般固定在數控機床的導軌旁邊或床身上，光柵尺里的主光柵一般每隔5cm、5cm、10cm都有一個零標記，定尺上面安裝了兩個密封塑料條，以防止掃描頭滑動時臟污物進人。
掃描頭：一般固定在工作台或活動部件上，跟隨一起移動。其組成包括指示光柵、光源、透鏡、光電元件。放大電路，其中光源一般選用燈絲燈泡或發光二極體，光電元件選用硅光電池，一般為三組，六個硅光電池。
EXE＊＊＊：主要是把掃描頭輸出的信號通過放大、脈沖整形、倍頻等處理，輸出脈沖序列信號。
2．光柵測量裝置工作原理：
光柵尺與掃描頭之間的相對運動，也就是把數控機床的位置變化，通過光柵測量裝置內的兩組光電池變成相位差900的電信號，其中每組由兩個相差1800的光電池接成推挽形式。另外一組光電池也接成推挽形式直接感測零標志信號，它們輸出的電信號分別為人；人人。
掃描頭（滑動頭）輸出的信號經 EXE＊＊＊處理後變成脈沖方波Ual、UaZ、Uao，另外還有一個由自身產生的報警信號Us，此信號在光柵污染、輸人電纜線斷或燈泡損壞等原因造成通道放大器輸出信號為零，驅動電路由低電平變成高電平輸出時產生。最後這7個信號輸到測量板或位置控制板進行處理，其中Ual、UaZ相位差900。

I. 數控機床常用的位置檢測裝置有哪些類型有何特點

1）從檢測信號的類型來分可分為數字式或模擬式。同一檢測原件既可以做成數字式，也可以做成模擬式，主要取決於使用方式和測量線路。2）從測量方式可分為增量式與絕對式。增量式檢測的是相對位移量，增量檢測元件是反映相對機床固定參考點的增量值。增量式裝置比較簡單，應用較廣。絕對式檢測是位移的絕對位置，檢測沒有積累誤差，一旦切斷電源後位置信息也不丟失，但結構復雜。3）就檢測元件本身來說，可分為旋轉型和直線型。旋轉型可以採用檢測電動機的旋轉角度來間接測量得工作台的移動量，使用方便可靠，測量精度略低些。直線型就是對機床工作台的直線移動採用的直線檢測，直觀地反映其位移量，所構成的位置檢測系統是全閉環控制系統，其檢測裝置要與行程等長，常用於精度要求較高的中小型數控機床上。