位置检测装置在数控系统中的应用

摘要：位置检测装置是数控机床的重要组成部分。在闭环、半闭环控制系统中，它的主要作
用是检测位移和速度，并发出反馈信号，构成闭环或半闭环控制。本文介绍了几种常用的位
置检测装置及应用，并着重介绍了感应同步器的安装。

 

　　关键词：位置检测装置

 数控系统 应用 

　　

1 数控系统对位置检测装置的要求 

　　位置检测装置是指能够把机械位移量转换成一定形式的电信号的装置，是数控机床的
重要组成部分。在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并发出反馈信号和数控装置发
出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使着向消除偏差的方向运动直
至偏差等于零为止。

 

　　

1）高可靠性和高抗干扰性。检测装置应能抗各种电磁干扰，基准尺对温、湿度敏感性低，

温、湿度变化对测量精度影响小。

 

　　

2）使用维护方便，适合机床运行环境。测量装置安装时要有一定的安装精度要求，安

装精度要合理。由于受使用环境的影响，整个测量装置应该有较好的防尘、防油雾、防切屑等
措施。

 

　　

3）能够满足精度和速度的要求。一般要求检测元件的分辨率在 0.0001～0.1mm 之间，

测量精度为

±（0.001～0.02）mm / m。 

　　

4）成本低、寿命长。 

　　

2 检测装置的分类 

　　按测量对象不同分类：位移检测装置和速度检测装置。

 

　　按安装位置不同分类：直接测量和间接测量。

 

　　按测量方法不同分类：绝对式测量和增量式测量。

 

　　按检测信号不同分类：模拟式测量和数字式测量。

 

　　

3 常用典型位置检测装置及应用 

　　

3.1 旋转变压器（角位移检测元件） 

　　旋转变压器是一种角度测量元件，它是一种小型交流电机。在结构上与两相绕组式异步
电动机相似，由定子和转子组成，定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。激
磁电压接到定子绕组上，激磁频率通常为

400H、500H、1000H、3000H、5000H，其结构简单、

动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

 

　　

3.2 光栅尺 

　　光栅尺位移传感器（简称光栅尺），是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置。光栅
尺位移传感器经常应用于机床与现在加工中心以及测量仪器等方面，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。例如，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。

 

　　

3.3 脉冲编码器（角位移检测元件） 

　　脉冲编码器是一种光学式位置检测元件，编码盘直接装在转轴上，以测出轴的旋转角
度位置和速度变化，其输出信号为电脉冲。

 

　　脉冲编码器是一种旋转式脉冲发生器，能把机械转角变成电脉冲，是数控机床上使用
很广泛的位置检测装置。

 

　　这种检测方式的特点是：检测方式是非接触式的，无摩擦和磨损，驱动力小，响应速
度快。按编码的方式，可分为增量式和绝对值式两种。

 

　　

3.4 感应同步器