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cyqdesign

2008-11-13 21:40

開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的檢測(cè)元件介紹

1 開(kāi)放式控制器與多種檢測(cè)元件的匹配
檢測(cè)元件是CNC系統(tǒng)中伺服控制單元的重要組成部分。它能檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)或伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的位移和速度，并將檢測(cè)到的信號(hào)反饋回伺服控制單元，構(gòu)成閉環(huán)反饋。檢測(cè)元件的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的控制精度。處理運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)經(jīng)檢測(cè)元件反饋的各種不同信號(hào)是開(kāi)放式控制器開(kāi)放性的一個(gè)重要體現(xiàn)。PMAC可以接收各種檢測(cè)元件的反饋，包括直接接收增量編碼器反饋，選用相應(yīng)附件可接收測(cè)速發(fā)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)變壓器、激光干涉儀、絕對(duì)編碼器、磁致伸縮傳感器、感應(yīng)同步器、磁柵、光柵尺(直光柵和圓光柵)和激光尺等元件的反饋。反饋類型包括正交碼盤(pán)反饋、并行位置反饋、直線位移傳感器反饋、模擬位置反饋、旋轉(zhuǎn)變壓器反饋及雙反饋等�？梢�(jiàn)，PMAC的開(kāi)放性是非常廣泛的。
2 各種檢測(cè)元件的特點(diǎn)與應(yīng)用
常用于測(cè)量旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的反饋元件有旋轉(zhuǎn)編碼器(主要是光電編碼器)、圓光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器及旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等。用于測(cè)量直線運(yùn)動(dòng)的反饋元件有直光柵、激光尺、直線式感應(yīng)同步器和激光干涉儀等。其中有些還可用于加速度、速度的反饋。這里把目前常用的檢測(cè)元件用下表作一簡(jiǎn)單歸納，以便于實(shí)際應(yīng)用中選用。
3 主要檢測(cè)元件產(chǎn)品
下面介紹一下最常用的光電編碼器和光柵尺產(chǎn)品，并簡(jiǎn)要介紹一種新型檢測(cè)元件—激光尺。
a.光電編碼器
光電編碼器可以非常方便地測(cè)量電動(dòng)機(jī)軸的角位移，還可以測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速。目前常將光電編碼器直接通過(guò)十字連軸節(jié)與伺服電動(dòng)機(jī)組裝在一起用以構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如SANYO帶碼盤(pán)的直流和交流伺服系統(tǒng)，PANSONIC可選增量或絕對(duì)碼盤(pán)的MINUS系列交流伺服系統(tǒng)。
光電編碼器產(chǎn)品如日本NEMICON的各種類型碼盤(pán)，廣泛用于多關(guān)節(jié)機(jī)器人的控制、ATC工作母機(jī)的分度、半導(dǎo)體墊片移動(dòng)機(jī)器人的控制及CT掃描儀的床身定位等方面。種類繁多，有手動(dòng)編碼器、絕對(duì)編碼器、附增量型的多型絕對(duì)編碼器，增量型編碼器，中空型編碼器以及手動(dòng)脈沖發(fā)生器等，微小型編碼器直徑僅為12mm。分辨率 6位、8位、10位等，最高達(dá)25000脈沖/r，可覆蓋絕大多數(shù)控制應(yīng)用場(chǎng)合。
b.光柵尺
計(jì)量光柵作為測(cè)量元件已有多年的歷史，特別在數(shù)控機(jī)床上作為閉環(huán)控制的反饋元件。英國(guó)RENISHAW公司首開(kāi)開(kāi)放式非接觸鋼帶光柵系統(tǒng)的先河，一改光柵對(duì)安裝和使用環(huán)境要求極高的狀態(tài)，使光柵走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
RENISHAW RG2直線光柵由RGS鋼帶光柵和讀數(shù)頭組成，RGS鋼帶厚0.2mm，寬6mm，長(zhǎng)度從一米到數(shù)十米均可供應(yīng)，柵距20μm或40μm，光柵精度±3μm/m，線性度±3μm/m或±1μm/60mm。雙面鍍金，保護(hù)標(biāo)尺不被污物損傷，上下兩面均勻變形。讀數(shù)頭分RGH22、RGH24及 RGH25三種外形尺寸，內(nèi)置細(xì)分電路，有0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm和5μm分辨率可選。模擬頭有標(biāo)準(zhǔn)電壓輸出和電流輸出可選。體積小，重量輕，調(diào)整方便。內(nèi)置多色發(fā)光指示燈來(lái)指示讀數(shù)頭的安裝，不需示波器等工具。其特殊處理保證標(biāo)尺部分劃傷時(shí)精度不受影響。
RENISHAW還有RGH34裸頭光柵系統(tǒng)，RGH42 X-Y網(wǎng)狀光柵，RGR圓光柵，激光尺和激光干涉儀等產(chǎn)品。
c.激光尺
RENISHAW 最新開(kāi)發(fā)的激光尺RLE由RLU激光發(fā)生器、RID測(cè)頭組成，是專門(mén)為工廠單軸或雙軸開(kāi)發(fā)的高精度、高直線性位置反饋元件。同樣利用激光干涉的原理，但是比激光干涉儀更適合于工業(yè)應(yīng)用而不是標(biāo)定�？蓽y(cè)量軸長(zhǎng)度最大100m，最大進(jìn)給率5m/s，精度± 10nm，重復(fù)精度5～10nm。經(jīng)過(guò)細(xì)分補(bǔ)償后可得到0.077nm 的分辨率。適用于半導(dǎo)體、量規(guī)及機(jī)床等精度要求高的場(chǎng)合。

常用檢測(cè)元件歸納表

	增量式編碼器	絕對(duì)式編碼器	光柵	旋轉(zhuǎn)變壓器	旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器
原理	利用光電原理把機(jī)械角位移變成電信號(hào)		利用光的衍射原理產(chǎn)生的明暗交替的莫爾條紋	利用電磁感應(yīng)原理的模擬式測(cè)角器件，本質(zhì)上是互感系數(shù)可變的變壓器	利用電磁感應(yīng)原理，兩個(gè)平面形印制繞組的互感隨位置不同而變化，工作原理與多極旋轉(zhuǎn)變壓器相似
分類	原理和結(jié)構(gòu)