数控机床检测装置光栅

B. 数控机床位置检测装置的分类方法

数控机床位置检测装置的分类方法

对于不同类型的数控机床，因工作条件和检测要求不同，可以采用以下不同的检测方式。下面就一起随我来了解下数控机床位置检测装置的分类方法吧。

1、增量式和绝对式测量

增量式检测方式只测量位移增量，并用数字脉冲的个数来表示单位位移(即最小设定单位)的数量，每移动一个测量单位就发出一个测量信号。其优点是检测装置比较简单，任何一个对中点都可以作为测量起点。但在此系统中，移距是靠对测量信号累积后读出的'，一旦累计有误，此后的测量结果将全错。另外在发生故障时(如断电)不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，必须将工作台移至起点重新计数才能找到事故前的正确位置。脉冲编码器，旋转变压器，感应同步器，光栅，磁栅，激光干涉仪等都是增量检测装置。

绝对式测量方式测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置值，并且以二进制或十进制数码信号表示出来，一般都要经过转换成脉冲数字信号以后，才能送去进行比较和显示。采用此方式，分辨率要求愈高，结构也愈复杂。这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘(或称多圈式绝对编码盘)等。

2、数字式和模拟式测量

数字式检测是将被测量单位量化以后以数字形式表示。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。这样的检测装置有脉冲编码器、光栅。数字式检测有如下的特点：

(1)被测量转换成脉冲个数，便于显示和处理;

(2)测量精度取决于测量单位，与量程基本无关;但存在累计误码差;

(3)检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。

模拟式检测是将被测量用连续变量来表示，如电压的幅值变化，相位变化等。在大量程内做精确的模拟式检测时，对技术有较高要求，数控机床中模拟式检测主要用于小量程测量。模拟式检测装置有测速发电机、旋转变压器、感应同步器和磁尺等。模拟式检测的主要特点有：

(1)直接对被测量进行检测，无须量化。

(2)在小量程内可实现高精度测量。

3、直接检测和间接检测。

位置检测装置安装在执行部件(即末端件)上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移，都可以称为直接测量，可以构成闭环进给伺服系统，测量方式有直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移;由于此种检测方式是采用直线型检测装置对机床的直线位移进行的测量。其优点是直接反映工作台的直线位移量。缺点是要求检测装置与行程等长，对大型的机床来说，这是一个很大的限制。

位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上，测量其角位移，经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量，这样的称为间接测量，可以构成半闭环伺服进给系统。如将脉冲编码器装在电机轴上。间接测量使用可靠方便，无长度限制;其缺点是在检测信号中加入了直线转变为旋转运动的传动链误差，从而影响测量精度。一般需对机床的传动误差进行补偿，才能提高定位精度。

除了以上位置检测装置，伺服系统中往往还包括检测速度的元件,用以检测和调节发动机的转速。常用的测速元件是测速发动机。

C. 光栅的结构及用途分别是什么#数控机床#

光栅是用于数控机床的精密检测装置，是一种非接触式测量。它是利用光学原理进行内工作，按形状容可分为圆光栅和长光栅。圆光栅用于角位移的检测，长光栅用于直线位移的检测。光栅是利用光的透射、衍射现象制成的光电检测元件，它主要由光栅尺（包括标尺光栅和指示光栅）和光栅读数头两部分组成。光栅具有如下特点：
（1）响应速度快、量程宽、测量精度高。测直线位移，精度可达0.5～3μm（300mm范围内），分辨率可达0.1μm；测角位移，精度可达0.15″，分辨率可达0.1″，甚至更高。
（2）可实现动态测量，易于实现测量及数据处理的自动化。
（3）具有较强的抗干扰能力。
（4）怕振动、怕油污，高精度光栅的制作成本高。

D. 闭环数控机床的检测装置在哪里

半闭环控制数控系统：
位置检测元件被安装在电动机轴端（伺服电机编码器）或丝杠轴端（编码器），通过角位移的测量间接计算出机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制。由于闭环的环路内不包括丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节，由这些环节造成的误差不能由环路所矫正，其控制精度不如闭环控制数控系统，但其调试方便，可以获得比较稳定的控制特性，因此在实际应用中，这种方式被广泛采用。
全闭环控制数控系统：
位置检测装置安装在机床工作台上（光栅尺），用以检测机床工作台的实际运行位置(直线位移)，并将其与CNC装置计算出的指令位置(或位移)相比较，用差值进行控制，这类控制方式的位置控制精度很高，但由于它将丝杠、螺母副及机床工作台这些大惯性环节放在闭环内，调试时，其系统稳定状态比较难调试。
数控程序代码标准(ISO EIA) ：
数控程序代码，由于各个数控机床生产厂家所用的标准尚未完全统一，其所用的代码、指令及其含义不完全相同，因此在编制程序时必须按所用数控机床编程手册中的规定进行。为了满足设计、制造、维修和普及的需要，在输入代码、坐标系统，加工指令、辅助功能及程序格式等方面，国际上已经形成了两种通用的标准：
即国际标准化组织(ISO)标准和美国电子工业学会(EIA)标准。
在ISO 代码中程序段结束符号为LF，在EIA 代码中程序段结束符号为CR,
我国机械工业部根据ISO标准制定了：
JB3050-82《数字控制机床用七单位编码字符》
JB3051-1999《数字控制机床坐标和运动方向的命名》
JB3208-1999《数字控制机床穿孔带程序段格式中的准备功能G和辅助功能M代码》。
详细看：http://ke..com/view/4205044.htm

E. 数控机床光栅的介绍

数控机床光栅的介绍

引导语：在高精度数控机床上，使用光栅作为位置检测装置。它是将机械位移或模拟量转变为数字脉冲，反馈给CNC系统，实现闭环位置控制。光栅种类很多，其中有物理光栅和计量光栅之分。你们是知道数控机床光栅是什么吗?下面就来跟着我去看看吧!

数控机床物理光栅的刻线细而密，栅距(两刻线间的距离)在。.002—0. 005mm之间，通常用于光谱分析和光波波长的测定。数控机床计量光栅相对来说刻线较粗，栅距在0.004—0. 25mm乏间，通常用于数字检测系统，用来检测高精度的直线位移和角位移。数控机床计量光栅是用于数控机床的精密检测装置，具有测量精度高、响应速度快、量程宽等特点，是闭环系统中一种用得较多的位置检测装置。

1.数控机床光栅的种类

根据光线在光栅中是反射还是透射分为透射光栅和反射光栅;透射光栅是在玻璃的表面上制成透明与不透明间隔相等的线纹。反射光栅是在钢尺或不锈钢带的表面上，光整加工成反射光很强的镜面，用照相腐蚀工艺制作光栅条纹。

根据光栅形状可分为直线光栅和圆光栅，直线光栅用于检测直线位移，圆光栅用于检测角位移。

2数控机床光栅的结构与工作原理

(1)数控机床直线透射光栅的组成

光栅位置检测装置由光派、长光栅(标尺光栅)、短光栅(指示光栅)、光电接收元件等组成。

光栅装置由标尺光栅和指示光栅组成，在标尺光栅和指示光栅上都有密度相同的许多刻线，称为光栅条纹。光栅条纹的密度一般为每毫米25、50.100或250条。通常指示光栅固定在机床的固定部件上，标尺光栅固定在机床的移动部件上t两者随数控机床移动部件的移动而相对移动。两光栅尺相互平行放置，并保持一定的间隙(o. 00~o.imm)重叠在一起.a为栅线宽，^为栅线缝隙宽，d-。+^为光栅的'栅距。数控机床由光源、透镜、光栅尺、光敏元件和一系列信号处理电路组成。信号处理电路一般包括放大、整形、鉴向、倍频电路等。通常情况下，除标尺光栅与工作龠装在一起随其移动外，光源、透镜、指示光栅、光敏元件和信号处理电路均装在一个壳体内，做成一个单独的部件，固定在机床上，其作用是将光栅莫尔条纹变成电信号。读数头由光源，透镜、指示光栅、光敏元件和驱动线路组成，是一个单独的部件。

(2)光数控机床栅的基本测量原理

对于棚距d相等的指示光栅和标尺光栅，当两光栅尺沿线纹方向保持一个很小的夹角日、刻划面相对平行且有一个很小的间隙(一般取0 05mm，0 imm)放置时，在光源的照射下，由于先的衍射或遮光效应，在与两光栅线纹角目的平分线相垂直的方向上，形成明暗相间的条纹，这种条纹称‘莫尔条纹’。由于0角很小-所以奠尔条纹近似垂直于光栅的线纹，故有时称莫尔条纹为横向奠尔条纹。莫尔条纹中两条亮纹或两条暗纹之间的距离称为奠尔条纹的宽度，以埘表不。

莫尔条纹具有如下特性：

①起放大作用。如图4-25(b)所示，在倾斜角自很小时，莫尔条纹宽度Ⅲ与栅距d之间有如下关系

叫一d/(2sin0/2)≈d,10

若取d=0.Oimm.O=O.Oirad，则w-imm。利用光的干涉现象，就能把光栅的栅距d转换成放大100倍的莫尔条纹宽度山。

②实现平均误差作用。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。

③莫尔条纹的移动与栅距的移动成比例。当光栅移动一个栅距时，莫尔条纹也相应移动一个奠尔条纹宽度;若光栅移动方向相反，则莫尔条纹移动方I句也相反。莫尔条纹移动方向与两光栅夹角口移动方向垂直。这样，测量光栅水平方向移动的微小距离就可用检测莫尔条纹移动的变化来代替。

由于莫尔条纹的位移刚好反映丁光栅栅距的位移，同时莫尔条纹的光强也经历了一个由亮到暗、由暗到亮的正弦变化周期。这样，栅距移动与莫尔条纹移动的对应关系，便于用光敏元件(如硅先电池)将光信号转换成电信号。

编码器是一种旋转式的检测角位移的传感器。在位移检测传感器中，编码器是数控机床中使用较多的一种传感器。编码器按码盘的读取方式，可分为光电式、接触式和电磁式。就精度和可靠性来讲，光电式编码器优于其他两种，是目前应用较多的一种。下面主要介绍光电脉冲编码器。

脉冲编码器的型号由每转发出的脉冲数来区分。

数控机床上常用的脉冲编码器有2 000P/r、2 000P/r、3 000P/r等，在高速、高精度数字伺服系统中应用高分辨率的脉冲编码器，如20 000P/r、20 000P/r和30 000P/r等，现在已有使用每转发10万个脉冲的脉冲编码器，该编码器装置内部采用了微处理器。

F. 数控机床光栅由哪几部分组成

光栅尺由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。标尺光栅一般固定在机床活动部版件上，光栅读权数头装在机床固定部件上，指示光栅装在光栅读数头中。
光栅检测装置结构光栅检测装置的关键部分是光栅读数头，它由光源、会聚透镜、指示光栅、光电元件及调整机构等组成。标尺光栅和光栅读数头相对移动，标尺光栅的条纹和光栅读数头的条纹（莫尔条纹）产生明暗信号，由读数头的电路转换成信号输出。

G. 数控机床测量装置主要有哪些

数控机床常用的检测装置有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅和磁尺等。

H. 试述光栅测量装置的组成及工作原理

1．光栅测量装置的组成：
德国HEIDENHAIN公司生产的长光栅测量装置基本结构主要包括三大部分：光栅尺（定尺）、扫描头、滑动头入EXE＊＊＊（＊＊＊表示型号代码）。
光栅尺：一般固定在数控机床的导轨旁边或床身上，光栅尺里的主光栅一般每隔5cm、5cm、10cm都有一个零标记，定尺上面安装了两个密封塑料条，以防止扫描头滑动时脏污物进人。
扫描头：一般固定在工作台或活动部件上，跟随一起移动。其组成包括指示光栅、光源、透镜、光电元件。放大电路，其中光源一般选用灯丝灯泡或发光二极管，光电元件选用硅光电池，一般为三组，六个硅光电池。
EXE＊＊＊：主要是把扫描头输出的信号通过放大、脉冲整形、倍频等处理，输出脉冲序列信号。
2．光栅测量装置工作原理：
光栅尺与扫描头之间的相对运动，也就是把数控机床的位置变化，通过光栅测量装置内的两组光电池变成相位差900的电信号，其中每组由两个相差1800的光电池接成推挽形式。另外一组光电池也接成推挽形式直接感测零标志信号，它们输出的电信号分别为人；人人。
扫描头（滑动头）输出的信号经 EXE＊＊＊处理后变成脉冲方波Ual、UaZ、Uao，另外还有一个由自身产生的报警信号Us，此信号在光栅污染、输人电缆线断或灯泡损坏等原因造成通道放大器输出信号为零，驱动电路由低电平变成高电平输出时产生。最后这7个信号输到测量板或位置控制板进行处理，其中Ual、UaZ相位差900。

I. 数控机床常用的位置检测装置有哪些类型有何特点

1）从检测信号的类型来分可分为数字式或模拟式。同一检测原件既可以做成数字式，也可以做成模拟式，主要取决于使用方式和测量线路。2）从测量方式可分为增量式与绝对式。增量式检测的是相对位移量，增量检测元件是反映相对机床固定参考点的增量值。增量式装置比较简单，应用较广。绝对式检测是位移的绝对位置，检测没有积累误差，一旦切断电源后位置信息也不丢失，但结构复杂。3）就检测元件本身来说，可分为旋转型和直线型。旋转型可以采用检测电动机的旋转角度来间接测量得工作台的移动量，使用方便可靠，测量精度略低些。直线型就是对机床工作台的直线移动采用的直线检测，直观地反映其位移量，所构成的位置检测系统是全闭环控制系统，其检测装置要与行程等长，常用于精度要求较高的中小型数控机床上。