位置檢測裝置在數(shù)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 數(shù)控系統(tǒng)對位置檢測裝置的要求 

　　位置檢測裝置是指能夠把機械位移量轉(zhuǎn)換成一定形式的電信號的裝置，是數(shù)控機床的重要組成部分。在閉環(huán)系統(tǒng)中，它的主要作用是檢測位移量，并發(fā)出反饋信號和數(shù)控裝置發(fā)出的指令信號相比較，若有偏差，經(jīng)放大后控制執(zhí)行部件，使著向消除偏差的方向運動直至偏差等于零為止。 

　　1）高可靠性和高抗干擾性。檢測裝置應(yīng)能抗各種電磁干擾，基準尺對溫、濕度敏感性低，溫、濕度變化對測量精度影響小。 

　　2）使用維護方便，適合機床運行環(huán)境。測量裝置安裝時要有一定的安裝精度要求，安裝精度要合理。由于受使用環(huán)境的影響，整個測量裝置應(yīng)該有較好的防塵、防油霧、防切屑等措施。 

　　3）能夠滿足精度和速度的要求。一般要求檢測元件的分辨率在0.0001～0.1mm之間，測量精度為±（0.001～0.02）mm / m。 

　　4）成本低、壽命長。 

　　2 檢測裝置的分類 

　　按測量對象不同分類：位移檢測裝置和速度檢測裝置。 

　　按安裝位置不同分類：直接測量和間接測量。 

　　按測量方法不同分類：絕對式測量和增量式測量。 

　　按檢測信號不同分類：模擬式測量和數(shù)字式測量。 

　　3 常用典型位置檢測裝置及應(yīng)用 

　　3.1 旋轉(zhuǎn)變壓器（角位移檢測元件） 

　　旋轉(zhuǎn)變壓器是一種角度測量元件，它是一種小型交流電機。在結(jié)構(gòu)上與兩相繞組式異步電動機相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成，定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到定子繞組上，激磁頻率通常為400H、500H、1000H、3000H、5000H，其結(jié)構(gòu)簡單、動作靈敏，對環(huán)境無特殊要求，維護方便，輸出信號幅度大，抗干擾性強，工作可靠。 

　　3.2 光柵尺 

　　光柵尺位移傳感器（簡稱光柵尺），是利用光柵的光學(xué)原理工作的測量反饋裝置。光柵尺位移傳感器經(jīng)常應(yīng)用于機床與現(xiàn)在加工中心以及測量儀器等方面，可用作直線位移或者角位移的檢測。其測量輸出的信號為數(shù)字脈沖，具有檢測范圍大，檢測精度高，響應(yīng)速度快的特點。例如，在數(shù)控機床中常用于對刀具和工件的坐標進行檢測，來觀察和跟蹤走刀誤差，以起到一個補償?shù)毒叩倪\動誤差的作用。 

　　3.3 脈沖編碼器（角位移檢測元件） 

　　脈沖編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件，編碼盤直接裝在轉(zhuǎn)軸上，以測出軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號為電脈沖。 

　　脈沖編碼器是一種旋轉(zhuǎn)式脈沖發(fā)生器，能把機械轉(zhuǎn)角變成電脈沖，是數(shù)控機床上使用很廣泛的位置檢測裝置。 

　　這種檢測方式的特點是：檢測方式是非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動力小，響應(yīng)速度快。按編碼的方式，可分為增量式和絕對值式兩種。 

　　3.4 感應(yīng)同步器 

　　感應(yīng)同步器和旋轉(zhuǎn)變壓器均為電磁式檢測裝置，屬模擬式測量，二者工作原理相同，其輸出電壓隨被測直線位移或角位移而改變。 

　　感應(yīng)同步器按其結(jié)構(gòu)特點一般分為直線式和旋轉(zhuǎn)式兩種： 

　　直線式感應(yīng)同步器由定尺和滑尺組成，用于直線位移測量。旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器由轉(zhuǎn)子和定子組成，用于角位移測量。 

　　感應(yīng)同步器的安裝： 

　　直線感應(yīng)同步器由定尺組件、滑尺組件和防護罩三部分組成。定尺組件和滑尺組件分別安裝在機床的不動和移動部件上，防護罩是保護感應(yīng)同步器防止切屑和油污浸入。 

　　直線感應(yīng)同步器的標準滑尺長度為100mm，定尺長度為250mm，當需要增加測量范圍時，可將定尺加工拼接。在拼接時，需要根據(jù)電信號調(diào)整兩個定尺接縫的大小，使其零位誤差曲線在拼接時平滑過渡。10根以內(nèi)的定尺接長時，可將定尺繞組串聯(lián)；10根以上的定尺接長時，為使線圈電阻和電感不致過分增大，把定尺分成數(shù)量相同的幾組，每組定尺繞組串聯(lián)后，再并聯(lián)起來，這樣可以保證不降低信噪比。 

　　感應(yīng)同步器接長的具體步驟是： 

　　1） 將選好的定尺初步安裝在定尺座上，將滑尺安裝在可動滑臺上，并調(diào)好定尺、滑尺之間的基本尺寸。 

　　2） 將滑尺移到第一根定尺的無誤差位置，使輸出指零，固緊第一尺。 

　　3） 使用距離測量系統(tǒng)（金屬線紋尺加讀數(shù)顯微鏡、量塊加和千分尺、激光干涉儀或標準定尺等測量系統(tǒng)），按無誤差點之間的距離，將滑尺準確地移到第二定尺的無誤差點，微調(diào)第一定尺，使輸出指零，固緊第二尺。 

　　4） 重復(fù)步驟3），依次將所有定尺調(diào)整固緊。 

　　全部定尺接好后，須進行全長誤差測量，對超差外進行重新調(diào)整。 

　　正確地接長避免或減小了因接長不善而帶來的附加誤差，但接縫的存在將導(dǎo)致接縫誤差。它是由于接縫處磁密度變小造成的，一般在2～4um；因此，即使單塊定尺的精度選得很高，接長后總的精度仍然不會很高。減小接縫誤差就是要消除或減小接縫處磁場的不均勻性，可能過定尺采用非磁性基板或加大絕緣層厚度，在接縫處填充磁性物質(zhì)，可對靠近接縫處的定尺繞組采取變節(jié)距措施等方法來實現(xiàn)。 

　　4 結(jié)束語 

　　數(shù)控系統(tǒng)中的位置檢測裝置種類多，功能也越來越強。每種位置檢測裝置有自己的特點和應(yīng)用范圍，合理的選擇并正確的安裝使用，可以提高檢測的精度，更好的為數(shù)控系統(tǒng)服務(wù)。參考文獻 

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