机床的位移检测装置

1. 数控机床检测装置的种类有哪些

1）增量式检测方式
增量式检测方式单纯测量位移增量，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，任何一个对中点均可作为测量起点；缺点是对测量信号计数后才能读出移距，一旦计数有误，此后的测量结果将全错；同时发生故障时（如断电、断刀等）不能再找到事故前的正确位置，事故排除后，这时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。
2）绝对式测量方式
绝对式测量方式中，被测量的任一点的位置都以一个固定的零点作基准，每一被测点都有一个相应的测量值。这样就避免了增量式检测方式的缺陷，但其结构较为复杂。
2．数字式与模拟式
1）数字式测量方式
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装置进行比较、处理。数字式检测装置的特点是：
（1）被测量量化后转换成脉冲个数，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；
（3）检测装置比较简单，脉冲信号抗干扰能力强。
2）模拟式测量方式
模拟式检测是将被测量用连续的变量来表示，如用相位变化、电压变化来表示。主要用于小量程测量。它的主要特点是：
（1）直接对被测量进行检测，无需量化；
（2）在小量程内可以实现高精度测量；
（3）可用于直接检测和间接检测。
3．直接测量与间接测量
1）直接测量
对机床的直线位移采用直线型检测装置测量，称为直接检测。其测量精度主要取决于测量元件的精度，不受机床传动精度的影响。但检测装置要与行程等长，这对大型数控机床来说，是一个很大的限制。
2）间接测量
对机床的直线位移采用回转型检测元件测量，称为间接测量。间接检测使用可靠方便，无长度限制，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，从而影响检测精度。因此为了提高定位精度，常常需要对机床的传动误差进行补偿。

2. 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。

3. 数控机床对位置检测装置的要求有哪些 详细

直接测量和间接测量
1．直接测量
直接测量是将检测装置直接安装在执行部件上，如光栅、感应同步器等用来直接测量工作台的直线位移，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，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测量，因此，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，对大型的数控机床来说，这是一个很大的限制。
2．间接测量
间接测量装置是将检测装置安装在滚珠丝杠或驱动电动机轴上，通过检测转动件的角位移来间接测量执行部件的直线位移。
位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电动机轴上，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，这样可以构成闭环伺服进给系统，如将脉冲编码器装在电动机轴上。
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。一般需对数控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。常用的元件是测速发电机。
位置检测装置是数控机床伺服系统的重要组成部分。它的作用是检测位移和速度，发送反馈信号，构成闭环或半闭环控制。数控机床的加工精度主要由检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件，检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是：被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨率（能检测的最小位移量）可达1μm，如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到
0.01μm。
数控机床对位置检测装置有如下要求：
（1）受温度，湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强。
（2）在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。
（3）使用维护方便，适应机床工作环境。
（4）成本低。

4. 数控机床上的光栅尺是什么

数控机床上的光栅尺，也称为光栅尺位移传感器（光栅尺传感器），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，在数控机床中常用于对刀具和工件的坐标进行检测，来观察和跟踪走刀误差，以起到一个补偿刀具的运动误差的作用。

光栅尺经常应用于数控机床的闭环伺服系统中，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点。光栅尺按照制造方法和光学原理的不同，分为透射光栅和反射光栅。

(4)机床的位移检测装置扩展阅读：

光栅尺在数控机床中的安装 ：

1、光栅尺线位移传感器的安装比较灵活，可安装在机床的不同部位。以 FANUC 系统数控端面外圆磨床为例，使用的是 LC193F 绝对光栅尺，且安装在工作台和砂轮架导轨（滑板）上，随机床走刀而移动，读数头固定在床身上，尽可能使读数头安装在主尺的下方。

2、其安装方式的选择必须注意切屑、切削液及油液的溅落方向。另外，一般情况下，读数头应尽量安装在相对机床静止部件上，此时输出导线不移动易固定，而尺身则应安装在相对机床运动的滑板上，同时传感器不能安装在打底涂漆或者粗糙不平的床身。

参考资料来源：网络-光栅尺

5. 角位移检测元件有哪些

一般的位移检测元件有：电感传感器、电容传感器、感应同步器、光栅传感器、磁栅传感器、旋转变压器和光电编码器等。

1、电感传感器

电感传感器是将被测量转换为线圈的自感或互感的变化来测量的装置。电感传感器还可用作磁敏速度开关、齿轮龄条测速等。

2、电容传感器

电容传感器是指将被测量（如尺寸、压力等）的变化转换成电容量变化的一种传感器。实际上，它本身（或和被测物体）就是一个可变电容器。

电容传感器可以直接测量的非电量为：直线位移、角位移及介质的几何尺寸（或称物位），直线位移及角位移可以是静态的，也可以是动态的，例如是直线振动及角振动。

3、感应同步器

感应同步器是一种电磁式位置检测元件，按其结构特点分为直线式和旋转式（圆盘式）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定子和转子组成。

前者用于测量直线位移，用于全闭环伺服系统，后者用于测量角位移，用于半闭环伺服系统。它们的工作原理都与旋转变压器相似。

4、光栅传感器

光栅传感器实际上是光电传感器的一个特殊应用。由于光栅测量具有结构简单、测量精度高、易于实现自动化和数字化等优点，因而得到了广泛的应用。

光栅主要由标尺光栅和光栅读数头两部分组成。通常，标尺光栅固定在活动部件上， 如机床的工作台或丝杆上。光栅读数头则安装在固定部件上，如机床的底座上。当活动部件移动时，读数头和标尺光栅也就随之做相对的移动。

5、磁栅传感器

磁栅式传感器（ magnetic grating transcer ）利用磁栅与磁头的磁作用进行测量的位移传感器。它是一种新型的数字式传感器，成本较低且便于安装和使用。当需要时，可将原来的磁信号（磁栅）抹去，重新录制。

还可以安装在机床上后再录制磁信号，这对于消除安装误差和机床本身的几何误差，以及提高测量精度都是十分有利的。并且可以采用激光定位录磁，而不需要采用感光、腐蚀等工艺,因而精度较高,可达±0.01毫米/米，分辨率为1～5微米。

6. 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。

7. 测量位移的传感器有哪些

1.直线位移传感器

直线位移传感器是一种运用较早的电参数传感器，它的种类繁复，价格便宜，运用非常广泛，其基本原理是将被测物理量的改动转换成与之有联络的电阻值的改动，再通过相应的测量电路后，反映出被测量的改动。传感器结构简略、线性精度和安稳功用较好，与相应的测量电路可构成测力、测重量、测位移、测加速度等查看系统，已成为出产进程查看及完结出产自动化不可缺少的方法之一。

2.磁致弹性位移传感器

磁致弹性位移传感器是由不锈钢（测杆），磁致弹性线（活络元件-波导线），可移浮子（内有耐久磁铁）等有些构成。测杆磁致弹性液位计工作时，电路有些将在波导 丝上鼓舞出脉冲电流，该电流沿波导丝传达时会在波导丝周围发生脉冲电流磁浮子场。在磁致弹性液位计测杆外配有一浮子，此浮子可以沿测杆随液位的改动而上下移动。在浮子内部有一组耐久的磁环。当脉冲磁环磁场电流磁场与浮子发生的磁环磁场相遇时，浮子周围的磁场发生改脉冲电流磁场变然后使得由磁致弹性材料做成 的导波丝在浮子地址的方位发生波导丝一个改动波脉冲，这个脉冲以固定的速度沿波导丝传回。通过测量脉冲电流与改动波的时间差可以精确地判定浮子地址的位 置，即液面的方位。表面由一个电路单元、一套防爆外壳和杆式传感元件构成，传感器有多种类型可选。

常用位移传感器有哪些?位移传感器种类

3.LVDT位移传感器

LVDT位移传感器是依据变压器原理，通过一次线圈与二次线圈弱电磁藕合，使得铁芯的位移改动量与输出电信号（电压或电流）改动量呈精密线性联络，可以直接把机械改动量转变为标准电信号供给电脑数据搜集或PLC进行进程控制.LVDT位移传感器产品是将传感器线圈和电子线路设备在一个不锈钢管里，完结了机电一体化，具有较强的抗干扰才干。该系列产品具有行程大、精度高、安稳性好、设备运用方便等利益。是位移、距离、伸长、移动、厚度、振动、胀大、液位、紧缩，应变等等物理量的查看和分析的有力东西。

4.拉绳位移传感器

拉绳位移传感器又称拉绳传感器。它是一种新式而简练的长度位移传感器，用途非常广泛，具有结构紧凑、测量行程长、设备空间标准小、测量精度高，可靠性好，寿命长，维护少等利益。其他，拉绳位移传感器设备运用方便，适宜许多危险场合运用，广泛运用与测量领域。

5.栅位移传感器

光栅位移传感器（俗称光栅尺），是运用光栅的光学原理工作的测量反响设备。光栅位移传感器常常运用于机床与现在加工基地以及测量仪器等方面，可用作直线位移或许角位移的查看。其测量输出的信号为数字脉冲，具有查看规划大，查看精度高，照应速度快的特征。例如，在数控机床中常用于对工件的坐标进行查看，来调查和跟踪走刀过失，以起到一个赔偿的运动过失的作用。

根据运动方式分类：

直线位移传感器：直线位移传感器的功能在于把直线机械位移量转换成电信号。#FormaTImgID_0#位移传感器（图8）为了达到这一效果，通常将可变电阻滑轨定置在传感器的固定部位，通过滑片在滑轨上的位移来测量不同的阻值。传感器滑轨连接稳态直流电压，允许流过微安培的小电流，滑片和始端之间的电压，与滑片移动的长度成正比。将传感器用作分压器可最大限度降低对滑轨总阻值精确性的要求，因为由温度变化引起的阻值变化不会影响到测量结果。

角度位移传感器：角度位移传感器应用于障碍处理：使用角度传感器来控制你的轮子可以间接的发现障碍物。原理非常简单：如果马达角度传感器构造运转，而齿轮不转，说明你的机器已经被障碍物给挡住了。此技术使用起来非常简单，而且非常有效；唯一要求就是运动的轮子不能在地板上打滑（或者说打滑次数太多），否则你将无法检测到障碍物。一个空转的齿轮连接到马达上就可以避免这个问题，这个轮子不是由马达驱动而是通过装置的运动带动它：在驱动轮旋转的过程中，如果惰轮停止了，说明你碰到障碍物了。

根据材质分类：

霍耳式位移传感器：它的测量原理是保持霍耳元件（见半导体磁敏元件）的激励电流不变，并使其在一个梯度均匀的磁场中移动，则所移动的位移正比于输出的霍耳电势。磁场梯度越大，灵敏度越高；梯度变化越均匀，霍耳电势与位移的关系越接近于线性。图2中是三种产生梯度磁场的磁系统：a系统的线性范围窄，位移Z=0时，霍耳电势≠0；b系统当Z《2毫米时具有良好的线性，Z=0时，霍耳电势=0；c系统的灵敏度高，测量范围小于1毫米。图中N、S分别表示正、负磁极。霍耳式位移传感器的惯性小、频响高、工作可靠、寿命长，因此常用于将各种非电量转换成位移后再进行测量的场合。

光电式位移传感器：它根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。特点是属于非接触式测量，并可进行连续测量。光电式位移传感器常用于连续测量线材直径或在带材边缘位置控制系统中用作边缘位置传感器。

8. 常用位置检测装置是如何进行分类的

常用位置检测装置分为位移、速度和电流三品种型。按安装的位置及耦合右式分为间接丈量和间接丈量；按丈量方式分为增量式和绝对式；按检测信号的类型分为模仿式和数字式；按活动体例分为反转展转式和直线式检测安装；按信号转换的原型可分为光电效应、光栅效应、电磁感应道理、电压效应、电阻效应和磁阻效应等类检测安装。数控机床中采用的位置检测安装根基分为直线式和扭转式两大类。直线式位置检测安装用来检测活动部件的直线位移量；扭转式位置检测安装用来检测反转展转部件的动弹位移量。

(1)数字式和模仿式检测。从检测信号的类型来分，检测元件可分为数字式和模仿式。统一种检测元件既能够做成数字式，也能够做成模仿式，次要取决于利用体例和丈量线路。所谓数字式是指将机械位移量改变为数字脉冲的丈量安装，而模仿式是指将机械位移量改变为电压幅值或相位的丈量安装。

(2)增量式和绝对式检测。从丈量的体例来分，检测元件可分为增量式和绝对式。增量式检测的是相对位移量，即位移的增量值，工作台挪动的距离是靠对丈量信号的计数后给出的。所以，数控机床上往往要给出一个固定的参考点，增量式检测元件就是反映相对此参考点的增量值。增量式安装比力简单，使用较广。

绝对式检测的是位移的绝对位置，每一被测点均有一个响应的信号作为丈量值。检测没有累积误差，一旦堵截电源后位相信息也不丢失，但布局复杂。

(3)扭转型和直线型。就检测元件的本身来分，可分为扭转型和直线型。扭转型也称间接检测，因为机床工作台的直线位移与驱动电动机的扭转角度有固定的比例关系，因而，能够采用检测驱动电动机的扭转角度来间接测得工作台的挪动量，由此所形成的位置检测系统是半闭环节制系统。扭转型无检测长度的限制，利用便利靠得住。但丈量信号插手了直线活动改变为扭转活动的传动链误差，丈量精度略低些。

直线型也称间接检测，就是对机床工作台的直线挪动采用间接直线检测，直观地反映其位移量，其所形成的位置检测系统是全闭环节制系统，其检测安装要与行程等长。对于大型数控机床来说，遭到了必然限制，常用于精度要求较高的中小型数控机床上。