数字技术与应用
数控机床精度检测装置及分析
刘国群
刘祖其1
（1四川托普信息技术职业学院
四川成都部611743，2浙江万向系统有限公司
浙江杭州
·应用技术·
311202）
[摘要]数控机床精度检测装置是数控机床加工精度的重要保证，其作用是检测各种位移和速度并发送反馈信号，构成闭环控制。本文介绍了数控机床接触式脉冲编码器的工作原理及其它常用检测装置的作用和特点。
[关键词]数控机床[中图分类号]G424
脉冲编码器精度检测装置
[文献标识码]A
1引言
数控机床的定位精度和加工精度在很大的程度上取决于检测装置的精度。它的作用是检测位移量
是将系统发出的指令
信号位置与实际反馈位置相比较，用其差值去控制进给电动机，在数控何服系统
一种是速度反
中，通常有两种反馈系统：
馈系统，用来测量和控制运动部件的进给速度，另一种是位置反馈系统，用来测量和控制运动部件的位移量。面实际反馈位置的采集，则是由位置检测装置来完成的。这些检测装置有脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光概，接近开关等，
2精度检测装置原理简述
检测装置种类较多，现以绝对式脉冲编码器的接触式四位绝对编码盘为例，简述其工作原理图a是绝对式光电编码器的结构图。图b是一个四位二进制编码盘，涂黑部分是导电的，其余是绝缘的，码盘上有四条码道，四个码道井排装有四个电刷，电刷经电阻接到电源正极，码盘最里面的一酮是电源负极（如图1），
由于制造精度和安装质量或工作过程中意外因素，易于引起阅读错误。为此绝对式光电编码盘大多采用格雷码编码盘，图c为4位格雷需码盘。其特点是任何两个相邻数码间只有一位是变化的，
这样即使制
作和安装不太准确，产生的误差最多也只是最低位的一位数。还可消除非单值性误差，
3精度检测装置
3.1脉冲编码器检测装置
脉冲编码器，是一种英转式肽冲发生器，能把机械转角变成电脉冲。是数控机床上使用敏多的角位移检测传感器。编码器除了可以测量角位移外，还可以通过测量光电脉冲的频率，经过变换电路也可用于速度检测，同时作为速度检测装置，
脉冲编码器可分为光电式、接触式和电磁感应式三种。从精度和可靠性来看，光电式较好，光电式脉冲编码器可以用于角度检测，也可用于速度检测，所以在数
电购
绝绿体。导电体
96
转轴
(a)
2
数字技术与应用万方数据
[文章编号]10079416（2010)060096-01
控机床上通常使用光电式脉冲编码器，(1)光电式脉冲编码器
光电式脉冲编码器可分为增量式脉冲编码器和绝对式脉冲编码器，
光电脉冲编码器是按它每转发出的脉冲数的多少来分，有几种型号，数控机床最常用的脉冲编码器有2000脉冲/r，每转脉冲位移量/mm有2,3.45，8，2500脉冲/
每转脉冲位移量/mm有5.10，3000胜冲/r，每转脉冲位移量/mm3,6，12，
增量式脉冲编码器由光源，光数元透光狭缝、码盘基片、光澜板、透明
件，
镜，A/D转换线路及数字显示装置组成。绝对式光电编码器是一种真接编码式的薄量元件，通过读取编码盘上的图案确定轴的位置没有积累误差
(2)混合式绝对值编码器
混合式绝对值编码器是把增量制码与绝对制码同微在一码盘上。因盘的最外圈是高密度的增量制条纹，其中间分布在4 圈圆环上有4个二进制位循环码，
每1/4
圆由4位二进制插环码分割成16个等分位置。在圈盘最里图仍有发一转信号的窄缝条。由循环码读出的4×16个位置／转，代表了一圈的粗计角度检测，它和交流伺服电机4对通极的结构相对应，可实现对交流伺服电机的磁场位置进行有效的控制。
3.2其它检测装置
旋转变压器，是一种控制用的微电动机，将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号，工作原理和普通变压器基本相似。结构简单，抗干扰能力强，工作可露，动作灵数，对环境没有特殊要求，一般用于精座要求不高机床的粗测及中测系统
感应同步器和旋转变压器均为电磁式检测装置，二者工作原理相同，其输出电压随被测直线位移成角位移而改变。主要部件包括定尺和滑尺，定尺和滑尺分别安装在机床床身和移动部件上。感应同步器
0000111 0
00 0010
0110
1100001
(b)
1110
100 ol
100
图1四位二进制编码盘
分成直线式和费转式两大类，分别用于长度测量和角度测量。
光棚主要由标尺光和光摄读数头两部分组成，光相传感器测量精度高、动态测量范围广、可进行无接触测量，易实现系统的自动化和数字化。
接近开关类型有电感式，电容式、需尔式、光电式、干簧管式等多种形式。它具有体积小，无抖动、无触头，无接触检测等特点。
数控机床精度检测装置通常有模拟式和数字式，数字式检测装置能够直接将非电量转换为数字量，不需要A/D转换，真接用数字显示。数字式检测装置与模拟式检测装置相比优点有测量精度和分辨率
稳定性好，抗干扰能力强，便于与微高，
机接口，适宜远距离传输等。数字式检测装置可以测量线位移，也可以测量角位移，常用的数字位置检测装置有编码器、旋转变压器、感应同步器、光摄等。
4结语
综上所述，位置精度检测装置非常重要，它是数控机床伺服系统的重要组成部分，其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环节，检测系统决定了数控机床的加工精度。了解数控机床位置检测元件的工作原理，掌握了数控机床的位置测量装置的作用与特点，就能正确选用位置检测元件，从而保证数差机床的加工精度。
【参考文献】
[1]刘祖其主编机床电气控制与PLC[M].北京：高等教育出版社，2009.3.
[2]廖兆荣主编.数控机床电气控制[M].北京，高等教育出版社，2005.1.
[3]张永飞主编，数控机床电气控制[M].大连：大连理工大学出版社，2006.8.
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