數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置培訓(xùn)課件

1、第七章 數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置第一節(jié) 數(shù)控裝置驅(qū)動(dòng)概述數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置以加工指令為輸入量，以機(jī)床移動(dòng)部件為輸出量的控制系統(tǒng)。位置隨動(dòng)系統(tǒng)以加工指令脈沖為輸入量，以機(jī)床移動(dòng)部件的位置為輸出量的控制系統(tǒng)。數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)裝置就是位置隨動(dòng)系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱伺服系統(tǒng)。 伺服系統(tǒng)是一種能夠跟蹤輸入指令信號(hào)而動(dòng)作，從而獲得準(zhǔn)確位置、速度、力輸出的控制系統(tǒng)。典型的伺服系統(tǒng)是位置隨動(dòng)系統(tǒng)。7.1一、伺服系統(tǒng)的組成和工作過(guò)程1、結(jié)構(gòu)位置控制模塊速度控制模塊SM來(lái)自CNC插補(bǔ)運(yùn)算的位置指令+位置反饋速度反饋+速度指令伺復(fù)電機(jī)位置檢測(cè)裝置伺復(fù)驅(qū)動(dòng)速度控制CNC位置控制進(jìn)給傳動(dòng)速度檢測(cè)裝置工作臺(tái)刀具伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖7.12）組成通常由

2、位置控制環(huán)和速度控制環(huán) 組成。圖中內(nèi)環(huán)是速度控制環(huán)，外環(huán)是位 置控制環(huán)。3）工作過(guò)程插補(bǔ)信號(hào)輸送到位置控制模 塊的位置比較電路，與位置檢測(cè)反饋來(lái)的 信號(hào)相比較后，位置比較電路輸出位置移 動(dòng)信號(hào)，經(jīng)位置控制和速度控制單元輸出 到速度環(huán)，直到機(jī)床完成進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。7.12、位置控制環(huán)1）組成由位置指令、位置檢測(cè)裝置、位置反饋比較環(huán)節(jié)、位置控制模塊、速度控制環(huán)、機(jī)械傳動(dòng)裝置組成。2）檢測(cè)裝置可采用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、脈沖編碼器、光柵、磁柵、激光測(cè)距等。3）位置控制環(huán)功能作用對(duì)機(jī)床位置坐標(biāo)軸進(jìn)行控制，而坐標(biāo)軸控制是要求最高的控制，不僅要嚴(yán)格控制每個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)速度和位置精度，而且在多軸聯(lián)動(dòng)時(shí)還要求個(gè)移動(dòng)軸

3、按插補(bǔ)要求協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，保證復(fù)雜形狀的加工。7.13、速度控制環(huán)1）組成由伺服電機(jī)、速度檢測(cè)裝置、速度反饋比較環(huán)節(jié)、速度控制模塊組成。速度控制模塊組成為速度控制系統(tǒng)的核心，2）速度檢測(cè)裝置通常采用測(cè)速發(fā)電機(jī)、脈沖編碼器等。3）功能是伺服系統(tǒng)中最基本內(nèi)容，用來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。7.1二、數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)分類1、按位置控制方式分1）閉環(huán)控制：由于引入負(fù)反饋并利用偏差控制，即利用被控量的反饋信息，使整個(gè)控制過(guò)程成為閉合的，因此反饋控制也稱為閉環(huán)控制。特點(diǎn)：無(wú)論什么原因使被控量偏離期望值而出現(xiàn)偏差，必定產(chǎn)生一個(gè)相應(yīng)控制作用去減小或消除這個(gè)偏差，使被控量與期望值一致。具有抑制內(nèi)外擾動(dòng)對(duì)被控量產(chǎn)生影響的能力，具有

4、較高的控制精度。7.12）半閉環(huán)控制：閉環(huán)控制的反饋是將被 控量直接測(cè)量得到的，若將被控量通 過(guò)間接測(cè)量得到，并反饋到輸入端進(jìn) 行比較，其偏差用于控制的方式。特點(diǎn)：屬反饋控制范疇，控制精度低于 閉環(huán)控制，用于被控量測(cè)量時(shí)結(jié)構(gòu) 受限制的場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)相對(duì)閉環(huán)控制 簡(jiǎn)單、成本較低。7.13）開環(huán)控制：指控制裝置與倍控對(duì)象之間只 有順向作用而沒(méi)有反向聯(lián)系的控制過(guò)程。特點(diǎn)：系統(tǒng)的輸出量不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的控制產(chǎn)生影響，是按給定量進(jìn)行控制的，即控制作用是輸入量產(chǎn)生的，給定一個(gè)輸入量就會(huì)有一個(gè)輸出量相對(duì)應(yīng)，控制精度取決于所用的元件和校準(zhǔn)的精度。自動(dòng)修正偏差的能力，抗擾動(dòng)性差。但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便，成本低在精度要求不高

5、或擾動(dòng)影響小的情況下有實(shí)用價(jià)值。4）尺寸及形狀檢測(cè)元件用于閉環(huán)，回轉(zhuǎn)測(cè)量 常用于半閉環(huán)。7.12、按伺服電機(jī)類型分類1）步進(jìn)伺服系統(tǒng)屬典型的開環(huán)伺服系統(tǒng)，由步進(jìn)電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)組成。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用維修方便、成本低、控制簡(jiǎn)單等；應(yīng)用：在小型數(shù)控機(jī)床和速度、精度要求不高場(chǎng)合應(yīng)用廣泛2）直流伺服系統(tǒng)由直流伺服電機(jī)、調(diào)速系統(tǒng)、檢測(cè)反饋、機(jī)械傳動(dòng)等部分組成。常用的直流伺服電機(jī)有小慣量伺服電機(jī)和永磁伺服電機(jī)（大慣量寬調(diào)速）兩類。3）交流伺服系統(tǒng)分為交流同步型伺服電機(jī)和交流異步型伺服電機(jī)，后者一般用于主軸交流伺服系統(tǒng)，交流同步型伺服電機(jī)一般用于進(jìn)給伺服電機(jī)。交流伺服電機(jī)沒(méi)有直流伺服電機(jī)缺點(diǎn)，且有較大的

6、輸出功率、更高的電壓和轉(zhuǎn)速，基本取代了直流伺服系統(tǒng)。7.13、按反饋比較控制方式分類 由于采用位置檢測(cè)元件不同，反饋信號(hào)不同，分類為：1）脈沖數(shù)字比較系統(tǒng)（數(shù)字伺服系統(tǒng)）如果插補(bǔ)器輸出的指令信號(hào)是數(shù)字脈沖，選擇磁柵、光柵、光電編碼器作為機(jī)床移動(dòng)部件位移的檢測(cè)裝置，位置反饋信號(hào)也是數(shù)字脈沖信號(hào)，給定量和反饋量就是直接的脈沖比較，該系統(tǒng)就成為脈沖比較伺服系統(tǒng)（數(shù)字伺服系統(tǒng)）。2）相位比較系統(tǒng)高精度數(shù)控伺服系統(tǒng)中，相位與輻值的檢測(cè)元件常用旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、光柵、磁柵等，這些測(cè)量元件及檢測(cè)電路都可輸出相位比較信號(hào)或輻值比較信號(hào)。3）輻值比較伺服系統(tǒng)位置元件采用輻值工作狀態(tài)，輸出輻值大小與機(jī)械位移

7、成正比的模擬信號(hào)，將此信號(hào)作為位置反饋信號(hào)與指令信號(hào)比較，實(shí)現(xiàn)位置和速度控制構(gòu)成的閉環(huán)系統(tǒng)。 7.14、按驅(qū)動(dòng)對(duì)象分類1）進(jìn)給伺服系統(tǒng)以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量，接受來(lái)自插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件生成的進(jìn)給脈沖指令，經(jīng)過(guò)一定的信號(hào)變換及電壓、功率放大、檢測(cè)反饋，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床工作臺(tái)相對(duì)于刀具運(yùn)動(dòng)的控制系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)由控制系統(tǒng)和機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)（減速齒輪、滾珠絲桿、機(jī)械導(dǎo)軌、工作臺(tái)拖板等）組成，有開環(huán)和閉環(huán)兩類，開環(huán)系統(tǒng)只能由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，閉環(huán)系統(tǒng)分為直流電機(jī)和交流電機(jī)兩種驅(qū)動(dòng)方式。2）主軸伺服系統(tǒng)主軸的速度控制方式與進(jìn)給系統(tǒng)基本相同，采用交流或直流調(diào)速，重點(diǎn)是轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩參數(shù)。主軸伺服系統(tǒng)可由數(shù)控

8、裝置直接控制，也可由數(shù)控裝置通過(guò)可編程控制器控制。7.1三、對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求1、高精度 數(shù)控機(jī)床的高精度、高效率很大程度取決于進(jìn)給系統(tǒng)的性能。伺服系統(tǒng)的精度主要指定位精度（一般機(jī)床15m，高精度數(shù)控為0.1m）；檢測(cè)元件的分辨率是決定系統(tǒng)分辨率和脈沖當(dāng)量的關(guān)鍵元件（一般數(shù)控機(jī)床分辨率為1m，高精度達(dá)0.1m）2、穩(wěn)定性 系統(tǒng)在新的輸入指令信號(hào)作用下，系統(tǒng)能夠達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)新的輸入指令消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來(lái)的穩(wěn)定狀態(tài)下運(yùn)行。系統(tǒng)要有較強(qiáng)的抗干擾能力。穩(wěn)定性將直接影響系統(tǒng)的加工精度和表面粗糙度。3、快速響應(yīng)無(wú)超調(diào) 反映系統(tǒng)的跟蹤精度，會(huì)影響加工準(zhǔn)確度和表面粗糙度。由于伺服系統(tǒng)頻繁

9、啟動(dòng)、制動(dòng)、加速、減速、等動(dòng)態(tài)過(guò)程，要求在200ms甚至幾十毫秒內(nèi)完成。7.14、調(diào)速范圍 指電機(jī)提供的最高轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比。為保證 最佳切削參數(shù)和條件，要求伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速在較大 范圍內(nèi)有良好溫度性。一般數(shù)控機(jī)床進(jìn)給速度 024m/min時(shí)，要求運(yùn)行均勻、平穩(wěn)、無(wú)爬 行、速降??；進(jìn)給速度在1mm/min時(shí)，具有一定 的瞬時(shí)速度；當(dāng)進(jìn)給速度等于0時(shí)，要求電機(jī)有 電磁轉(zhuǎn)矩以維持定位精度，即使電機(jī)處于伺服鎖 定狀態(tài)。5、不受負(fù)載影響 電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是定植，但負(fù)載慣量是變化， 加工過(guò)程中變化很大，要求伺服系統(tǒng)在負(fù)載變 量和轉(zhuǎn)矩干擾等使電機(jī)負(fù)載變化時(shí)不影響伺服 系統(tǒng)工作。7.1四、對(duì)主軸伺服系統(tǒng)的要求1

10、、對(duì)主軸伺服系統(tǒng)拖動(dòng)要求 主軸控制涉及數(shù)控機(jī)床的G、S、M、T控制功能，故要求： 1）調(diào)速范圍足夠大為適應(yīng)各種刀具、工序、材料的加工要求，主軸調(diào)速范圍要寬。數(shù)控機(jī)床主軸變速是按指令自動(dòng)無(wú)級(jí)調(diào)速的，一般要求1：（ 1001000）恒轉(zhuǎn)速調(diào)速范圍、1：10的恒功率調(diào)速。主軸驅(qū)動(dòng)方式一般有主軸帶齒輪換擋，可以降低主軸轉(zhuǎn)速，增大傳動(dòng)比；二是主軸電動(dòng)機(jī)通過(guò)同步齒形帶驅(qū)動(dòng)主軸，具有恒功率寬的特點(diǎn)。2）主軸輸出功率大在整個(gè)速度范圍內(nèi)均能提供切削所需功率，達(dá)到主軸電機(jī)最大功率最為理想，即恒功率范圍寬。由于電機(jī)和驅(qū)動(dòng)的限制，低速段均為恒轉(zhuǎn)矩輸出，常采用分段無(wú)級(jí)變速方法，即在低速段采用機(jī)械減速裝置，以提高輸出轉(zhuǎn)矩

11、。7.12、對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的控制要求1）主軸速度調(diào)節(jié)是最重要的控制要求，分為有級(jí)、無(wú)級(jí)和分段無(wú)級(jí)調(diào)速三種形式。前者為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)車。2）主軸定向準(zhǔn)?？刂茷闈M足加工中心自動(dòng)換刀（ATC），主軸必須高精度準(zhǔn)?？刂疲鬏S必須能停在固定的徑向位置。3）主軸旋轉(zhuǎn)與坐標(biāo)軸進(jìn)給的同步控制在螺紋加工時(shí)，主軸旋轉(zhuǎn)必須與坐標(biāo)軸進(jìn)給量保持一定的關(guān)系?？刹捎霉怆娋幋a器作為主軸脈沖發(fā)生器，通過(guò)CPU對(duì)節(jié)距的計(jì)算，控制坐標(biāo)軸進(jìn)給伺服系統(tǒng)，使進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)速保持同步。4）恒速線切割控制為保證加工面的粗糙度，要求工件與刀尖的接觸點(diǎn)的線速度為恒值，為此，隨刀具徑向進(jìn)給直徑減小，應(yīng)不斷提高主軸轉(zhuǎn)速。5）加減速功能要求在正、反轉(zhuǎn)時(shí)具備

12、自動(dòng)加減速功能，且時(shí)間盡可能短。7.1第二節(jié) 數(shù)控機(jī)床概述一.數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生1952年麻省理工學(xué)院研制第一臺(tái)電子管元件數(shù)控機(jī)床1958年美國(guó)出現(xiàn)自動(dòng)換刀的加工中心（MC）1967年英國(guó)出現(xiàn)幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床連接在一起的柔性加工制造系統(tǒng)（FMS）1970年用小型計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的數(shù)控機(jī)床（CNC）1974年微處理器用于數(shù)控1980年后出現(xiàn)以加工中心為主體，配上工件自動(dòng)檢測(cè)和卸料的柔性制造單元（FMC），在此基礎(chǔ)上出現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）二 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)1.高速高精加工技術(shù)及裝備 進(jìn)給速度60mmin；加速度2g；主軸轉(zhuǎn)速60000r/min 普通級(jí)數(shù)控機(jī)床達(dá)5m，精密級(jí)15 5m或更高；

13、平均故障間隔時(shí)間6000h，伺服系統(tǒng)達(dá)30000h2.五軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床3.智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化三 數(shù)控機(jī)床的基本特點(diǎn)加工對(duì)象的改型適應(yīng)性強(qiáng)；加工精度高；生產(chǎn)效率高；自動(dòng)化程度高；良好經(jīng)濟(jì)效益；有利于生產(chǎn)管理現(xiàn)代化四 數(shù)控機(jī)床工作原理1.按照加工零件的信息編制程序，并輸入數(shù)控系統(tǒng)；2.數(shù)控系統(tǒng)處理運(yùn)算，按各坐標(biāo)軸分量送各軸驅(qū)動(dòng)；3.驅(qū)動(dòng)電路經(jīng)轉(zhuǎn)換、放大驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，各軸運(yùn)動(dòng)；4.反饋控制使刀具、輔助裝置按程序規(guī)定順序、軌跡、參數(shù)工作五 數(shù)控機(jī)床組成組成示意圖輸入裝置數(shù)控系統(tǒng)伺服系統(tǒng)機(jī)床本體測(cè)量裝置數(shù)控機(jī)床組成結(jié)構(gòu)圖輸入/輸出裝置數(shù)控裝置NC驅(qū)動(dòng)控制裝置機(jī)床電氣控制裝置機(jī)床數(shù)控機(jī)床組成

14、結(jié)構(gòu)框圖7.2六 數(shù)控機(jī)床組成部分功能1. 輸入：常見磁盤和U盤，而R232C通訊、網(wǎng)絡(luò)傳輸已經(jīng)成為趨勢(shì)；2.數(shù)控系統(tǒng)（CNC）：機(jī)床的核心，根據(jù)輸入程序和數(shù)據(jù)，處理后輸出信號(hào)和指令控制機(jī)床個(gè)部分，按規(guī)定有序動(dòng)作。包括：經(jīng)插補(bǔ)運(yùn)輸決定的各坐標(biāo)軸的進(jìn)給速度、進(jìn)給方向和位移量指令；主運(yùn)動(dòng)部件的變速、換向和啟停信號(hào)；選擇和交換刀具指令信號(hào)；控制冷卻和潤(rùn)滑液系統(tǒng)控制；工件和機(jī)床部件松開、夾緊，分度工作臺(tái)轉(zhuǎn)位等輔助信號(hào)。3.伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)：由伺服電路和伺服驅(qū)動(dòng)裝置組成，與機(jī)床的執(zhí)行部件和機(jī)械傳動(dòng)部件組成進(jìn)給系統(tǒng)。根據(jù)速度和位移指令控制執(zhí)行部件的進(jìn)給速度和方向。每個(gè)執(zhí)行部件都有一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)4.機(jī)床本體：

15、機(jī)械部件包括主運(yùn)動(dòng)部件、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件、床身立柱等支撐；冷卻、潤(rùn)滑、轉(zhuǎn)位和夾緊輔助裝置。對(duì)加工中心還有刀庫(kù)、交換刀具的機(jī)械手七 數(shù)控機(jī)床分類1.按運(yùn)動(dòng)方式分：點(diǎn)位控制系統(tǒng)（只要求點(diǎn)與點(diǎn)位置，不嚴(yán)格軌跡）、點(diǎn)線控制系統(tǒng)（還要點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)軌跡和直線）、輪廓控制系統(tǒng)（對(duì)兩個(gè)以上坐標(biāo)同時(shí)嚴(yán)格控制，含速度和位移）2.按控制方式分：開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)3.按工藝用途分：數(shù)控鉆床、車床、銑床、鏜床、磨床；壓床、沖床、彎管機(jī)、電火花切割機(jī)、火焰切割機(jī)；加工中心是帶刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)多種加工。八 典型數(shù)控系統(tǒng)1.西門子SINUMERIK系統(tǒng)2.福士通FANNC系統(tǒng)3

16、.三菱公司MELDAS4.海得漢公司Heidenhain5.華中數(shù)控九 數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)組成：機(jī)床用PLC、外圍電壓電氣控制系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)兩大部分：NC、PLCPLC與NC的關(guān)系：NC任務(wù)：實(shí)現(xiàn)刀具相對(duì)于工件各坐標(biāo)軸幾何運(yùn)動(dòng)規(guī)律PLC任務(wù)：輔助設(shè)備的控制。即根據(jù)CNC內(nèi)部標(biāo)志以及機(jī)床各控制開關(guān)、檢測(cè)元件、運(yùn)動(dòng)部件的狀態(tài)，按程序設(shè)定控制邏輯對(duì)刀庫(kù)運(yùn)動(dòng)、換刀機(jī)構(gòu)、冷卻液等運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制。兩者按此原則分工，但也聯(lián)系。NC與PLC接口按ISO43361981（E） 機(jī)床數(shù)字控制數(shù)控裝置和數(shù)控機(jī)床電氣設(shè)備之間的接口規(guī)范數(shù)控機(jī)床的電氣控制內(nèi)容1、數(shù)控機(jī)床的電氣控制線路與普通機(jī)床不同在于除了常用的

17、電器控制線路外，還有數(shù)控系統(tǒng)。2、數(shù)控裝置是機(jī)床核心，發(fā)出機(jī)床的操作命令。3、驅(qū)動(dòng)裝置位于數(shù)控裝置和機(jī)床之間，包括進(jìn)給驅(qū)動(dòng)和主軸驅(qū)動(dòng)裝置。根據(jù)控制電機(jī)不同，控制電路形式不同。即步進(jìn)電機(jī)有步進(jìn)驅(qū)動(dòng)裝置，直流電機(jī)有直流驅(qū)動(dòng)裝置，交流伺服電機(jī)有交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置。4、機(jī)床電氣控制裝置也是位于數(shù)控裝置與機(jī)床本體之間，主要是接受數(shù)控裝置發(fā)出的開關(guān)命令、控制機(jī)床啟停、正反轉(zhuǎn)、換刀、冷卻、潤(rùn)滑、液壓、氣壓等相關(guān)信號(hào)。數(shù)控機(jī)床電氣控制系統(tǒng)框圖程序輸入設(shè)備計(jì)算機(jī)數(shù)字控制裝置（CNC）裝置可編程控制器PLC主軸控制單元主軸電機(jī)機(jī)床速度控制單元進(jìn)給電機(jī)位置檢測(cè)輸出設(shè)備7.2十 PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用1.PLC在數(shù)控

18、機(jī)床中的兩種應(yīng)用形式：內(nèi)裝式（集成式，NC和PLC集合在一起，高檔機(jī)床用）和獨(dú)立式（外裝式，獨(dú)立于NC，方便對(duì)控制規(guī)模調(diào)整）2.PLC和外部信息交換：和機(jī)床側(cè)開關(guān)量信號(hào)通過(guò)I/O單元輸入PLC或輸出到機(jī)床；CNC廠家設(shè)計(jì)CNC信息直接送入PLC相關(guān)寄存器，如M、S、T功能，不可更改；PLC 送CNC的信號(hào)地址與含義由CNC廠家確定。PLC在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用（續(xù)）3.PLC在數(shù)控機(jī)床中的工作流程輸入采樣、程序執(zhí)行、輸出刷新等4.PLC在數(shù)控機(jī)床中的功能操作面板的控制機(jī)床面板信號(hào)直接進(jìn)入PLC，系統(tǒng)面板控制信號(hào)先經(jīng)NC，NC再送PLC；機(jī)床外部開關(guān)輸入信號(hào)機(jī)床側(cè)的邏輯信號(hào)送入運(yùn)算（行程、接近、模擬

19、選擇開關(guān)等）輸出信號(hào)控制經(jīng)繼電器、接觸器、電磁閥等輸出控制功能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)送來(lái)的T指令給PLC ，進(jìn)行換刀M功能系統(tǒng)送M指令PLC，控制主軸正反轉(zhuǎn)和停止十一 PLC和外圍電路的關(guān)系PLC對(duì)外圍電路的控制：PLC接收CNC控制信號(hào)及外電路反饋信號(hào)，經(jīng)過(guò)邏輯運(yùn)算、處理，其結(jié)果通過(guò)輸出口（或模塊）輸出，有的信號(hào)通過(guò)中間繼電器控制接觸器然后控制具體的執(zhí)行機(jī)關(guān)動(dòng)作。也有直接控制外部設(shè)施的。PLC接收外邊反饋信號(hào)，以監(jiān)控設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)。溫度傳感器、震動(dòng)傳感器、行程開關(guān)、接近開關(guān)等，通過(guò)之間環(huán)節(jié)或直接進(jìn)入PLC。PLC對(duì)外部控制的關(guān)鍵點(diǎn)是外部的輸入信號(hào)和輸出到外部的控制命令，要與PLC 的內(nèi)部信號(hào)處理對(duì)應(yīng)，即地

20、址分配準(zhǔn)確十二 例：數(shù)控車床電氣組成框圖數(shù)控裝置（CNC）機(jī)床控制電氣主軸變頻器X軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)Z軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)刀架電機(jī)控制冷卻控制其他信號(hào)控制M1M2M3M4M5執(zhí)行/傳感器三、數(shù)控機(jī)床現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)1、數(shù)控車床模擬裝置（華中數(shù)控：1）目的：熟悉數(shù)控機(jī)床的基本構(gòu)成；了解數(shù)控機(jī)床的控制方式；細(xì)化各控制回路過(guò)程，并分析各回路控制特點(diǎn)；2）方式：分組聽取老師講說(shuō)，并討論；基本操作方式介紹。3）時(shí)間：兩學(xué)時(shí)4）作業(yè)：完成對(duì)模擬數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)及參數(shù)描述；各控制回路框圖并分析；對(duì)各控制對(duì)象特點(diǎn)的分析；對(duì)模擬PLC進(jìn)行說(shuō)明。7.22、SSCK20A臥式數(shù)控車床車床參數(shù)：型號(hào)SSCK20A，系統(tǒng)BEIJINGFANS、s

21、eries oi MateTB ，D200mm電源3380V，額定總?cè)萘?0KVA、熔斷電流50A 沈陽(yáng)機(jī)床有限責(zé)任公司1）目的：熟悉數(shù)控車床的基本構(gòu)成；了解數(shù)控車床的控制方式；細(xì)化各控制回路過(guò)程，并分析各回路控制特點(diǎn)；2）方式：分組聽取老師講說(shuō)，并討論；基本操作方式介紹。3）時(shí)間：兩學(xué)時(shí)7.23、XK713數(shù)控床身銑床銑床參數(shù)：型號(hào)XK713，系統(tǒng) ，工作尺寸300700mm，主軸轉(zhuǎn)速606000r/min，電控柜HNC21MO，電源3380V，額定總?cè)萘?6KVA、防護(hù)等級(jí)IP54，武漢華中數(shù)控1）目的：熟悉數(shù)控銑床的基本構(gòu)成；了解數(shù)控銑床的控制方式；細(xì)化各控制回路過(guò)程，并分析各回路控制特

22、點(diǎn)；2）方式：分組聽取老師講說(shuō)，并討論；基本操作方式介紹。3）時(shí)間：兩學(xué)時(shí)7.2提示與建議1、數(shù)控機(jī)床為一門重要課程，本講僅為極少部分，要從多種渠道學(xué)習(xí)相關(guān)內(nèi)容，再與本課程相結(jié)合；2、閉環(huán)控制系統(tǒng)一般用伺服電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件，開環(huán)系統(tǒng)一般由步進(jìn)電機(jī)作驅(qū)動(dòng)元件；3、采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的系統(tǒng)在負(fù)載變化較大也可采用位置等反饋，成為半閉環(huán)或閉環(huán)自動(dòng)控制系統(tǒng)；4、復(fù)雜的系統(tǒng)往往包含若干個(gè)閉環(huán)、半閉環(huán)、開環(huán)控制子系統(tǒng)，在進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，要以“系統(tǒng)”的觀點(diǎn)出發(fā)，綜合分析個(gè)子系統(tǒng)之間的關(guān)系和相互作用，共同完成的功能；5、控制系統(tǒng)含軟件和硬件內(nèi)容，須用系統(tǒng)觀點(diǎn)分析；6、控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性相互制約，應(yīng)綜合

23、考慮。 7.2第三節(jié) 自動(dòng)控制系統(tǒng)性能及評(píng)價(jià)一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的基本要求一個(gè)理想的控制系統(tǒng)，在控制過(guò)程中應(yīng)使被控量等于給定量。但由于機(jī)械慣性、儲(chǔ)能元件等影響，當(dāng)給定值變化時(shí)，其速度和位置難以瞬時(shí)變化，其被控量不能立即等于給定量，而需要一個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程。動(dòng)態(tài)過(guò)程反映系統(tǒng)性能好壞，體現(xiàn)在“穩(wěn)”、“準(zhǔn)”、“快”三方面。7.31、穩(wěn)定性如果系統(tǒng)受到外部作用后，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，其被控量達(dá)到某一穩(wěn)定狀態(tài)，則稱系統(tǒng)是穩(wěn)定的.若在給定信號(hào)作用下，被控量震蕩發(fā)散，或受擾動(dòng)后被控量不能恢復(fù)平衡稱為不穩(wěn)定。若系統(tǒng)出現(xiàn)等幅震蕩，即處于臨界狀態(tài)，也為不穩(wěn)定。Xo(t)Xo(t)Xo(t)0tXi(t)Xi(t)t0Xi(t)t

24、0穩(wěn)定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程不穩(wěn)定系統(tǒng)動(dòng)態(tài)過(guò)程7.32、快速性通過(guò)動(dòng)態(tài)過(guò)程時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)表征，反映輸出對(duì)輸入的響應(yīng)的快慢。系統(tǒng)響應(yīng)越快，則動(dòng)態(tài)精度越高，復(fù)現(xiàn)快變信號(hào)的能力越強(qiáng)。3、準(zhǔn)確性 輸入給定值與輸出響應(yīng)值的終值之間的差值大小來(lái)表征，反映了系統(tǒng)的穩(wěn)定精度。若系統(tǒng)最終誤差為0，稱無(wú)誤差系統(tǒng)，反之是有誤差系統(tǒng)。Xo(t)0Xi(t)Xo(t)Xi(t)0ttess控制系統(tǒng)快速性控制系統(tǒng)穩(wěn)定精度7.34、穩(wěn)、快、準(zhǔn)三者關(guān)系1）穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性往往是互相制約的，強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性會(huì)使系統(tǒng)響應(yīng)遲緩和控制精度降低；過(guò)分強(qiáng)調(diào)快速性，則會(huì)使系統(tǒng)震蕩加劇，甚至不穩(wěn)定。2）三者要兼顧，不偏廢。7.3二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)

25、靜態(tài)指標(biāo)用于說(shuō)明系統(tǒng)在最低與最高轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)調(diào)速，且速度穩(wěn)定的指標(biāo)。包括：靜差度、調(diào)速范圍、調(diào)速平滑性等動(dòng)態(tài)指標(biāo)用于說(shuō)明要求系統(tǒng)啟動(dòng)、制動(dòng)（快而穩(wěn)），抗干擾性能（良好），即系統(tǒng)穩(wěn)定在某一轉(zhuǎn)速上運(yùn)行時(shí)，不受負(fù)載變化及電源電壓波動(dòng)等因素的影響的指標(biāo)。包括：上升時(shí)間、峰值時(shí)間、調(diào)整時(shí)間、超調(diào)量、穩(wěn)態(tài)誤差等。7.31、靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)1）靜差度是生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定性的要求，即負(fù)載波動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)速的變化程度。額定負(fù)載時(shí)的轉(zhuǎn)速降落: 說(shuō)明：1、靜差度S與機(jī)械特性硬度有關(guān)，特性越硬，S越小，系統(tǒng)穩(wěn)定性越好，負(fù)載變化對(duì)轉(zhuǎn)速變化影響小。2、S與理想空載轉(zhuǎn)速有關(guān)，降低則S變小，穩(wěn)定性變差；對(duì)調(diào)速系統(tǒng)，若滿足最低轉(zhuǎn)速

26、的靜度差，則其他轉(zhuǎn)速的靜度差也能滿足；3、一般要提高特性硬度，使電機(jī)運(yùn)行在高速狀態(tài)；4、普通機(jī)床S0.3，數(shù)控機(jī)床S0.001n S=no-nNno=noT=TNN7.32）調(diào)速范圍生產(chǎn)機(jī)械要求電機(jī)在額定負(fù)載時(shí)的最高轉(zhuǎn)速與最低轉(zhuǎn)速之比： D=說(shuō)明：1、一般機(jī)床主軸傳動(dòng)D=24；機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng) D=5200；軋鋼機(jī)D=10；造紙機(jī)D=3202、調(diào)速范圍受最低轉(zhuǎn)速限制，因有最低靜差度限制；3、在滿足機(jī)械對(duì)靜差度要求的前提下，電機(jī)調(diào)速范圍 D= 由電機(jī)名牌確定，SL等于 或小于機(jī)械 要求的靜差度，D由生產(chǎn)機(jī)械決定。nmax nminT=TNnmaxnNSL1SL7.33）調(diào)速的平滑性調(diào)速的平滑性：用兩

27、個(gè)相鄰的ni與ni+1之比來(lái)衡量，比值接近1，則平滑性越好，機(jī)械在一定的調(diào)速范圍內(nèi)可得到調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)就越多。無(wú)級(jí)調(diào)速：相鄰轉(zhuǎn)速比趨近1的調(diào)速。7.32、動(dòng)態(tài)技術(shù)指標(biāo)對(duì)于穩(wěn)定系統(tǒng)的單位階躍響應(yīng)具有震蕩單調(diào)衰減和單調(diào)變化的兩類，其指標(biāo)：1）上升時(shí)間tr：對(duì)具有震蕩系統(tǒng)，指響應(yīng)從第一次上升到穩(wěn)定值所需要的時(shí)間。對(duì)單調(diào)上升系統(tǒng)指響應(yīng)有穩(wěn)態(tài)值的10%上升到90%所須時(shí)間。越小，則系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)快X0（）X0max0trtpts0.05X0()0.02X0()X0()0tr0.90.1t0.05X0()0.02X0()tst或或衰減震蕩的單位階躍響應(yīng)單調(diào)變化的單位階躍響應(yīng)7.32）峰值時(shí)間tp：系統(tǒng)輸出響應(yīng)

28、由0開始，第一次達(dá)到峰值所需要的時(shí)間。3）調(diào)整時(shí)間（過(guò)渡過(guò)程時(shí)間）ts：響應(yīng)X0(t)與穩(wěn)態(tài)值X0()之間的誤差達(dá)到 規(guī)定的允許范圍（2%5%），且以后不再超出此范圍的最短時(shí)間。 ts越 小說(shuō)明系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)程短，快速性好。4）超調(diào)量%：系統(tǒng)輸出超出穩(wěn)態(tài)值的最大偏離量占穩(wěn)態(tài)值的百分比。 % 小，系統(tǒng)響應(yīng)比較平穩(wěn)，相對(duì)穩(wěn)定性好。 %=100%5）穩(wěn)態(tài)誤差ess ：當(dāng)時(shí)間趨于無(wú)窮大時(shí)，系統(tǒng)響應(yīng)的期望值與實(shí)際值X0() 之差 ess = Xi(t)X0()說(shuō)明：上升指標(biāo)、峰值時(shí)間表征系統(tǒng)響應(yīng)初始階段的快速性；調(diào)整時(shí)間表示系 統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程的持續(xù)時(shí)間，整體反映系統(tǒng)快速性；超調(diào)量反映系統(tǒng)的平穩(wěn) 性；穩(wěn)態(tài)誤差

29、穩(wěn)定工作時(shí)的控制精度或抗干擾能力，衡量穩(wěn)定性質(zhì)量。一 般超調(diào)量、調(diào)整時(shí)間、穩(wěn)態(tài)誤差三相指標(biāo)評(píng)價(jià)系統(tǒng)響應(yīng)平穩(wěn)性、快速性、 穩(wěn)態(tài)精度。X0(tp)X0()X0()7.3提示及建議1、自動(dòng)控制系統(tǒng)基本要求是穩(wěn)、快、準(zhǔn)，但三者間相互有影響和聯(lián)系；2、自動(dòng)控制本身是一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程，從專業(yè)的角度出發(fā)，我們知道基本概念，如評(píng)價(jià)指標(biāo)、閉開環(huán)等概念即可；3、相關(guān)課程和實(shí)際應(yīng)用的需要，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)補(bǔ)充。作 業(yè)P1421、2、3、4第二十八課 自動(dòng)檢測(cè)基礎(chǔ)1、目的和要求：1）掌握檢測(cè)基本概念、特征；2）掌握檢測(cè)裝置組成、特點(diǎn)、工作過(guò)程；3）掌握檢測(cè)裝置特性曲線及靜態(tài)指標(biāo)；4）理解測(cè)量方法及誤差5）了解周期性信號(hào)

30、的頻譜特征；2、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1）檢測(cè)裝置的概念及工作過(guò)程； 2）檢測(cè)裝置的技術(shù)指標(biāo)。3、教學(xué)方法設(shè)計(jì)： 講授。為現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)掌握數(shù)控系統(tǒng)電氣自動(dòng)控制打基礎(chǔ)。第四節(jié) 自動(dòng)檢測(cè)基礎(chǔ)檢測(cè)的含義利用各種物理效應(yīng)，選擇各種合適的才方法與裝置，將生產(chǎn)和科研生活中的有關(guān)信息通過(guò)檢查和測(cè)量的方法賦予定性和定量結(jié)果的過(guò)程。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)含義能夠自動(dòng)地完成整個(gè)檢測(cè)過(guò)程的技術(shù)。以信息獲取、轉(zhuǎn)換、顯示、處理為主要內(nèi)容，是一門完整的技術(shù)學(xué)科。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)是信息技術(shù)三大支柱之一。一、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的地位和作用1.在產(chǎn)品檢驗(yàn)和質(zhì)量控制方面使檢測(cè)與加工同時(shí)進(jìn)行，并用檢測(cè)結(jié)果對(duì)加工進(jìn)行控制2.安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行監(jiān)測(cè)方面故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)壓力、

31、溫度流量、轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、噪聲等參數(shù)長(zhǎng)期狀態(tài)監(jiān)測(cè)，具有檢測(cè)、自動(dòng)報(bào)警、連鎖保護(hù)功能，保證人人參和設(shè)備安全。3.生產(chǎn)自動(dòng)化方面自動(dòng)化利用各種技術(shù)、工具、方法代替人工完成檢測(cè)、分析、判斷、控制，是工業(yè)生產(chǎn)的“眼睛”。4.在科學(xué)技術(shù)進(jìn)步方面檢測(cè)技術(shù)完善和發(fā)展推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。二、自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的組成自動(dòng)檢測(cè)的任務(wù)把需要檢測(cè)的物理量，通過(guò)一種器件或裝置，進(jìn)行采集、變換、和處理。物理量事物存在的狀態(tài)和屬性。其中非電量為絕大多數(shù)。如：壓力、溫度、速度、加速度、力、應(yīng)變、位移、振幅等等。檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)配合組成自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。自動(dòng)系統(tǒng)的組成傳感器、信號(hào)處理裝置、顯示記錄裝置、執(zhí)行器等。自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)

32、原理圖傳感器信號(hào)處理電路數(shù)據(jù)處理裝置顯示器執(zhí)行機(jī)構(gòu)非電量電量U0（ I0，f )例：自動(dòng)系統(tǒng)舉例示意圖自動(dòng)研磨裝置1）傳感器將外界信息按一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成檢測(cè)信號(hào)的裝置；2）信號(hào)處理裝置對(duì)測(cè)量信號(hào)進(jìn)行處理、運(yùn)算、分析、對(duì)動(dòng)態(tài)測(cè)試結(jié)果做頻譜分析、相關(guān)分析，并發(fā)出有關(guān)信號(hào)。多采用計(jì)算機(jī)技術(shù)。3）顯示記錄裝置模擬顯示模擬量是連續(xù)變化量，利用指針對(duì)標(biāo)尺的相對(duì)位置來(lái)表示讀書。如：動(dòng)圈儀表、電子電位計(jì)等。數(shù)字顯示多采用發(fā)光二極管和液晶等數(shù)字形式來(lái)形式數(shù)據(jù)（前者亮度高、后者功耗低）。圖象顯示用CRT或點(diǎn)陣式LCD小時(shí)讀數(shù)或參數(shù)變化曲線。記錄儀記錄被測(cè)參數(shù)變化過(guò)程儀器儀表。如筆式記錄儀、繪圖儀、磁帶記錄儀、數(shù)字存

33、儲(chǔ)示波器等。4）執(zhí)行機(jī)構(gòu)執(zhí)行機(jī)構(gòu)各種繼電器、電磁鐵、電磁閥、伺服電機(jī)等，在電路中起作通斷、控制、調(diào)節(jié)、保護(hù)作用。 信號(hào)處理電路計(jì)算機(jī)顯示器研磨盤控制器x傳感器工件研磨盤三、測(cè)量的基礎(chǔ)知識(shí)1、測(cè)量的概念1）測(cè)量用實(shí)驗(yàn)的方法，借助一定的儀器或設(shè)備，把被測(cè)量與作為測(cè)量單位的標(biāo)準(zhǔn)量進(jìn)行比較，求取二者的比值，從而得到被測(cè)量數(shù)值大小的過(guò)程。 g=x/v x=gv x被測(cè)量 g比值 v標(biāo)準(zhǔn)量 測(cè)量的結(jié)果可以表達(dá)成：一定的數(shù)字、一條曲線、顯示成圖形、，但都包括大小、符號(hào)、方向。2）測(cè)量的特征測(cè)量的過(guò)程實(shí)際上是個(gè)比較的過(guò)程，被測(cè)量與標(biāo)準(zhǔn)量比較。轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代測(cè)量的重要特征，被測(cè)量及標(biāo)準(zhǔn)量都要轉(zhuǎn)換成中間量（一般是電量

34、）進(jìn)行比較。2、測(cè)量的方法1）靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量靜態(tài)測(cè)量測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化緩慢的物理量。動(dòng)態(tài)測(cè)量測(cè)量隨時(shí)間變化的物理量。2）直接測(cè)量、間接測(cè)量、組合測(cè)量直接測(cè)量測(cè)量的結(jié)果能夠用事先標(biāo)定好的儀表、器具的讀數(shù)值獲得的測(cè)量。如千分尺、萬(wàn)用表間接測(cè)量首先對(duì)被測(cè)量有函數(shù)關(guān)系的物理量直接測(cè)量，然后通過(guò)函數(shù)式計(jì)算求得測(cè)量結(jié)果。組合測(cè)量測(cè)量中各個(gè)未知量以不同的組合形式出現(xiàn)，根據(jù)直接和間接測(cè)量所得的數(shù)據(jù)，通過(guò)解聯(lián)立方程組求出未知量的數(shù)值。組合測(cè)量通常用語(yǔ)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。 例：鉑電阻求溫 Rt=R0(1+A t+B t2 )3）接觸式測(cè)量與非接觸式測(cè)量接觸式測(cè)量測(cè)量時(shí)儀表的測(cè)頭與被測(cè)對(duì)象接觸。 如：壓電式傳感器測(cè)量

35、力等參數(shù)非接觸式測(cè)量?jī)x器的敏感元件與被測(cè)對(duì)象不接觸，間接地接受被測(cè)參數(shù)的作用，感受其變化的測(cè)量。 如：輻射式溫度計(jì)測(cè)溫、渦流式傳感器測(cè)零件強(qiáng)度4）在線測(cè)量與非在線測(cè)量在線測(cè)量在工件加工過(guò)程中或生產(chǎn)過(guò)程中的測(cè)量非在線測(cè)量對(duì)零件加工完成后的測(cè)量。3 、測(cè)量誤差1）測(cè)量誤差 測(cè)量誤差任何測(cè)量都不可能絕對(duì)準(zhǔn)確，測(cè)量值與其真值之查稱測(cè)量誤差。 =Ax-A0 誤差 Ax測(cè)量值或觀察值A(chǔ)0真值，在一定時(shí)間、空間或某種狀態(tài)下被測(cè)量客觀存在的實(shí)際值（一般為未知的，但可以確定）。理論真值如、四邊形內(nèi)角和360約定真值如標(biāo)準(zhǔn)條件下水的冰點(diǎn)、沸點(diǎn)相對(duì)真值凡精度高一級(jí)或幾級(jí)儀表的誤差與精度低的儀表的誤差比，前者優(yōu)于后者

36、2倍以上，則高一級(jí)儀表可認(rèn)為是真值。絕對(duì)誤差上述誤差稱為絕對(duì)誤差，有正負(fù)，其 絕對(duì)值的大小確定了測(cè)量精度，但只能判斷相同 被測(cè)量的精度。相對(duì)誤差對(duì)大小不同值的同類量進(jìn)行測(cè)量，須 引入相對(duì)某參照量的誤差概念。實(shí)際相對(duì)誤差A(yù)=/ A0100示值（標(biāo)稱）相對(duì)誤差x=/ AX100滿度（引用）相對(duì)誤差m=/ Am100 Am 儀表儀器滿度值儀表精度等級(jí)S=m/Am 100 m最大絕對(duì)誤差精度等級(jí)一般規(guī)定取一系列標(biāo)準(zhǔn)值（儀表選用時(shí)要兼顧精度等級(jí)和上限值）。2）誤差的分類系統(tǒng)誤差在相同條件下多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值保持不便或按一定規(guī)律變化的誤差（規(guī)律是確定的，可設(shè)法消除或在測(cè)量結(jié)果加以修正）。隨機(jī)誤差在相

37、同條件下，多次重復(fù)測(cè)量時(shí)，其絕對(duì)值和符號(hào)以不可預(yù)定的方式變化的誤差（由許多隨機(jī)因素造成；雖然一次測(cè)量無(wú)規(guī)律，但多次重復(fù)測(cè)量總體上服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，如常見的正態(tài)分布規(guī)律；隨機(jī)誤差不可避免，但可減少對(duì)測(cè)量的影響并可評(píng)定其誤差的極限范圍）。粗心誤差超出規(guī)定條件下預(yù)期的誤差（由主觀失誤、客觀條件變化、器具缺陷等造成）。 四、檢測(cè)裝置的基本特性 1、檢測(cè)裝置的基本組成 輸入裝置中間環(huán)節(jié)輸出裝置1）輸入裝置各種類型的傳感器，感受被測(cè)量的變化并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給中間環(huán)節(jié)。2）中間環(huán)節(jié)包括調(diào)制、放大、整流、濾波、數(shù)/模轉(zhuǎn)換、運(yùn)算處理部分，將傳感器送來(lái)的電信號(hào)調(diào)制到需要的電平或需要的形式送給輸出裝置。3 ）輸

38、出裝置包括記錄和顯示儀器，記錄和顯示信號(hào)大小、變化。2、檢測(cè)裝置的評(píng)價(jià)特性靜態(tài)特性當(dāng)被測(cè)量不隨時(shí)間變化或變化緩慢時(shí)，輸出Y與輸入X之間的關(guān)系?？捎么鷶?shù)方程表示。動(dòng)態(tài)特性當(dāng)被測(cè)量隨時(shí)間迅速變化時(shí)，輸出Y與輸入X之間的關(guān)系稱為檢測(cè)裝置的動(dòng)態(tài)特性。在一定條件下可以用常系數(shù)線性微分方程式表達(dá)。 an=1）檢測(cè)裝置的靜態(tài)特性特性曲線輸出量與輸入量與時(shí)間無(wú)關(guān)， 以輸入量X為橫坐標(biāo)，輸出量Y為縱招標(biāo) 畫出的圖形。 理想的線性檢測(cè)系統(tǒng)的特性曲線的斜率k為常數(shù) Y=kX靈敏度S表征對(duì)輸入信號(hào)變化的一種反應(yīng)能力。 S=Y/XS為常數(shù)，表明不同輸入值靈敏度不變， 是線性檢測(cè)裝置，特性曲線是直線；S不為常數(shù)，特性曲線

39、是一條曲線， 表明不同輸入值對(duì)應(yīng)的靈敏度不度大小不同； 一般采用理論直線代替實(shí)際曲線。儀器靈敏度（平均靈敏度）通常以采用 理論直線代替實(shí)際特性曲線，理論直線的斜率 作為檢測(cè)裝置的平均靈敏度。也就是說(shuō)一般意義上的靈敏度。放大倍數(shù)輸出與輸入量綱相同時(shí)，靈敏度為無(wú)量綱數(shù)，稱放大倍數(shù)。靈敏度越高（放大倍數(shù)越大），測(cè)量范圍相對(duì)越窄，穩(wěn)定性越差，因此要合理選擇靈敏度 X理論直線特性曲線X0Y0YXS=Y/X特性曲線靈敏度2）線性度 表示檢測(cè)裝置的實(shí)際特性曲線與理論 直線靠近或偏離的程度。線性誤差由于實(shí)際靜態(tài)特性曲線 不是直線，在處理中把它當(dāng)作直線 進(jìn)行線性化，由此產(chǎn)生的誤差。線性度實(shí)際曲線與理論直線之間

40、的最大偏差和滿量程輸出值之比。 l=ll/Ymas100 理論直線確定方法采用端點(diǎn)連線和最小二乘法。 線性誤差應(yīng)盡可能減小。3）回程誤差（回差或滯差）是描述輸入、輸出方向有關(guān)特性。當(dāng)輸入量在增加或減少的過(guò)程中，對(duì)同一輸出量會(huì)得到大小不等的輸出量，在全部測(cè)量范圍內(nèi)的差值的最大值。h=Hmas/ Ymas100 產(chǎn)生原因：系統(tǒng)內(nèi)部摩擦、間隙、彈性滯后或電滯后，應(yīng)盡量消除或減少。YYmaxXYmaxX0l=ll/Ymas100Y0hmaxh=Hmas/ Ymas1004）精確度（精度）是反映檢測(cè)裝置系統(tǒng)誤差和 隨機(jī)誤差的綜合評(píng)定指標(biāo)，用來(lái)表示檢測(cè)裝置給 出接近于被測(cè)量真值的示值能力。精度等級(jí)表達(dá)檢測(cè)

41、裝置在符合一定的計(jì)量要求 情況下，保持其誤差在規(guī)定的極限范圍內(nèi)的精確度5）穩(wěn)定性和漂移穩(wěn)定性指檢測(cè)裝置在規(guī)定條件下保持其檢測(cè)特 性恒定不變的能力。通常指不受時(shí)間影響的能力。漂移指檢測(cè)裝置隨時(shí)間的慢變化，即輸入量不 變但輸出量會(huì)隨時(shí)間的變化而變化。零漂當(dāng)輸入量X=0時(shí)產(chǎn)生的漂移。動(dòng)漂當(dāng)輸入量X為一定值時(shí)產(chǎn)生的漂移。漂移產(chǎn)生原因：儀器自身結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化，周圍環(huán) 境（溫度、濕度）變化，最常見的是溫漂。2)檢測(cè)裝置的動(dòng)態(tài)特性動(dòng)態(tài)檢測(cè)中，輸出量的變化不僅受被測(cè)對(duì)象 動(dòng)態(tài)特性的影響，同時(shí)也受到檢測(cè)裝置動(dòng) 態(tài)特性的影響，是兩者的綜合結(jié)果。即當(dāng)一共輸入量經(jīng)過(guò)檢測(cè)系統(tǒng)的傳遞后，再 由它輸出時(shí)，由于受到檢測(cè)系統(tǒng)本

42、身特性 的影響，使得輸入量原來(lái)的狀態(tài)發(fā)生了變 化，其變化的程度即檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性。一般用傳遞函數(shù)表示。提示與建議1.檢測(cè)裝置靜態(tài)指標(biāo)的基本作用在于選擇、設(shè)計(jì)、檢查、修理等適合于工程需要的檢測(cè)裝置時(shí)的基本依據(jù)；2.選擇和比較檢測(cè)裝置一般應(yīng)首先確定測(cè)量范圍，再圍繞測(cè)量方法、其他靜態(tài)指標(biāo)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)；3.靜、動(dòng)態(tài)特性指標(biāo)在手冊(cè)或資料中不一定全有，一般只有部分，實(shí)際上根據(jù)部分指標(biāo)就可選用了；4.檢測(cè)裝置還包括自身特性指標(biāo)，如電壓、功率、質(zhì)量等以及各種經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，在選擇時(shí)須綜合考慮。5.其他靜動(dòng)態(tài)參數(shù)或指標(biāo)，須參見有關(guān)書籍或資料。第五節(jié) 檢測(cè)信號(hào)分析基礎(chǔ)一、信息與信號(hào)的定義1.信息 是事物存在的狀態(tài)或?qū)傩?/p>

43、的反映。檢測(cè)工作的實(shí)質(zhì)就是獲取研究對(duì)象存在方式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)方面的信息，是按照一定目的和要求獲取感興趣的有限的特定信息。2.信號(hào) 一個(gè)被檢測(cè)對(duì)象它的各方面的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是通過(guò)一系列物理參數(shù)隨時(shí)間變化過(guò)程反映出來(lái)的。將隨時(shí)間變化的物理良稱為信號(hào)。3.信息與信號(hào)的關(guān)系 信號(hào)中包含了很多有用的信息，是記載和傳輸信息的工具，而信息則是信號(hào)所載的具體內(nèi)容。二、信號(hào)的分類1.確定性型號(hào)確定性信號(hào)指能夠用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)描述的信號(hào)。在相同的試驗(yàn)條件下多次試驗(yàn)，它可以在一定精度下重復(fù)出現(xiàn)。1）周期性信號(hào)周期性信號(hào)按一定時(shí)間間隔周而復(fù)始出現(xiàn)，并且無(wú)始無(wú)終的信號(hào)。X（t）=X（t+nT） n=1、2、3、-T：周期如：

44、正弦信號(hào)是最簡(jiǎn)單和典型的周期信號(hào) X（t）=X0 sin (t+0)X0：幅值 0：初始相角 =2f0：角頻率 頻率f0=1/T T：周期2）非周期性信號(hào)指不按一定的周期出現(xiàn)，但能夠用明確的數(shù)學(xué)表達(dá)式來(lái)描述的信號(hào)。準(zhǔn)周期性信號(hào) 由兩種以上的周期信號(hào)合成，但其組成分量無(wú)法找到公共周期，因而無(wú)法按一定時(shí)間間隔重復(fù)出現(xiàn)。 X(t)=Sin(t+0)+ 2Sin(2t+)瞬變信號(hào)指隨時(shí)間的增加輻值衰減至零的信號(hào)。如：質(zhì)量彈簧阻尼系統(tǒng)的質(zhì)點(diǎn)位移 X（t）= X0e-at Sin(t+) 2.非確定性信號(hào)（隨機(jī)信號(hào)）隨機(jī)信號(hào)無(wú)法用明確的數(shù)學(xué)關(guān)系式來(lái)描述的信號(hào)。在相同的試驗(yàn)條件下重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，結(jié)果各不相同。

45、只能用概率統(tǒng)計(jì)的方法進(jìn)行表達(dá)，無(wú)法確定預(yù)見某一瞬間的信號(hào)輻值。如：機(jī)械振動(dòng)、噪聲等。根據(jù)信號(hào)的時(shí)間變量取值特性分成1. 連續(xù)信號(hào)連續(xù)信號(hào)若描述信號(hào)的數(shù)學(xué)表達(dá)式中時(shí)間變量是連續(xù)的，則稱為連續(xù)信號(hào)。模擬信號(hào)時(shí)間變量和輻值均可取連續(xù)值的信號(hào)。如（圖）：2.離散信號(hào)離散信號(hào)若描述信號(hào)的數(shù)學(xué) 表達(dá)式中時(shí)間變量取值是離散的信號(hào)。即離散信 號(hào)是在一些離散的瞬間才有函數(shù)值，其它時(shí)間沒(méi) 有定義的信號(hào)。數(shù)字信號(hào)輻值也是離散的離散信號(hào)。Xt0X(n）t0三、信號(hào)的描述任何一個(gè)信號(hào)都可用時(shí)間域和頻率域來(lái)描述。1.時(shí)間域描述信號(hào)直接觀察和記錄信號(hào)是以時(shí)間作為獨(dú)立變量的描述，揭示信號(hào)輻值隨時(shí)間變化的規(guī)律。作用：用時(shí)間域描

46、述信號(hào)的圖形中，可知道信號(hào)的周期、峰值和平均值，可反映信號(hào)變化的快慢和波動(dòng)情況。但不能揭示信號(hào)的頻率組成。2.頻域描述信號(hào) 以信號(hào)的頻率結(jié)構(gòu)來(lái)描述信號(hào)。以組成信號(hào)的各頻率分量為橫坐標(biāo)，相應(yīng)的輻值大?。ńM成分量）為縱坐標(biāo)。作用：從頻率域描述信號(hào)的圖形中可以了解組成信號(hào)的諧波分量、頻率成分、畸邊大小，信號(hào)內(nèi)部之間的聯(lián)系。可以研究頻率結(jié)構(gòu)和輻值與相位的關(guān)系。 f(t)t周期T0時(shí)間域描述A()012345頻率域描述四、周期信號(hào)的特征1、周期信號(hào)的分解 周期信號(hào)可以用一個(gè)常值分量和無(wú)窮個(gè)不同輻值和相角的余弦分量（正弦分量）疊加而成。2.周期信號(hào)的頻譜1）周期信號(hào)的頻譜以周期信號(hào)諧波的頻率作橫坐標(biāo)，以一

47、定比例長(zhǎng)度的線段分別表示各種諧波的輻值（譜線），為縱坐標(biāo)，將譜線按頻率從低到高依次排列的圖形。2）周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn) 離散性：頻譜由不連續(xù)的譜線組成，每條譜線代表一個(gè)諧波分量，頻譜是離散的。諧波性：譜線之間的距離等于基波頻率0的整數(shù)倍，即各次諧波頻率n、nt都是基波整數(shù)倍。收斂性：各次諧波的輻值總的趨勢(shì)是隨諧波的次數(shù)的增高而減小，無(wú)限增高則趨于零。An4A/4A/34A/54A/700305070提示與建議1、任何信號(hào)都有時(shí)間域和頻率域描述兩種方式，起實(shí)質(zhì)是一樣，相互間可以轉(zhuǎn)換，只是為工程需要，采用方式不同；2、周期性信號(hào)是工程中最常見信號(hào)，頻譜具有離散性、收斂性、諧波性，對(duì)其進(jìn)行頻譜分析具有

48、重要意義；3、周期性信號(hào)在頻率域描述時(shí)，一般只取最大輻值下降到1/10的頻率諧波，稱為頻寬。余下諧波可以忽略。4、隨機(jī)信號(hào)同樣有頻譜分析，其頻譜為連續(xù)的。描述方法及用途參見有關(guān)書籍。作 業(yè)1、測(cè)量的實(shí)質(zhì)是什么？測(cè)量方法他那些？2、檢測(cè)裝置的靜態(tài)特性指標(biāo)主要有那些，對(duì)裝置有什么影響；3、測(cè)量誤差有那幾類？4、周期信號(hào)頻譜的特點(diǎn)是什么？在過(guò)程應(yīng)用在，如何對(duì)頻譜進(jìn)行分析？第二十九課 傳感器基礎(chǔ)1、目的和要求：1）掌握傳感器概念、作用、分類、工作過(guò)程；2）掌握傳感器靜態(tài)技術(shù)指標(biāo)；3）掌握傳感器的選用原則及選用方法、過(guò)程。2、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1）傳感器技術(shù)指標(biāo)及特征； 2）傳感器選用方法。3、教學(xué)方法設(shè)計(jì)

49、： 講授。第六節(jié) 傳感器基礎(chǔ) 一、傳感器的定義及作用1.傳感器的運(yùn)用實(shí)例2.傳感器與人體器官的對(duì)應(yīng)關(guān)系3.傳感器的定義（獲取信息的裝置）通過(guò)一些物理效應(yīng)或規(guī)律、借助于檢測(cè)元件接受一種形式的信息，并按一定規(guī)律將所獲取的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。一般是獲取的物理量、化學(xué)量、生物量，可以轉(zhuǎn)換成多種信息。工程中，以轉(zhuǎn)變成電量為主。常見物理量4.狹義傳感器定義 將外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置（又稱變換器、換能器、探測(cè)器等）。該裝置將電信號(hào)繼續(xù)輸送給后續(xù)的配套測(cè)量電路及終端裝置，進(jìn)一步處理、分析、記錄和顯示。 二、傳感器的組成及分類1、傳感器的組成由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、轉(zhuǎn)換電路三部分組成1）敏感

50、元件（敏感器件）敏感元件及轉(zhuǎn)換元件直接感受被測(cè)物理量，并將信號(hào)進(jìn)行必要的轉(zhuǎn)換輸出。如：應(yīng)變式壓力傳感器膜片2）轉(zhuǎn)換電路（輔助器件）能把敏感元件輸出的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為便于顯示、記錄、處理的電信號(hào)的裝置。3）將敏感元件與轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行組合，并與微處理器結(jié)合，就形成新型智能傳感器。2、傳感器分類二、傳感器命名及代號(hào)1、傳感器命名2、傳感器代號(hào)標(biāo)記CWYYB10 CYGQ1 CW01A轉(zhuǎn)換原理和被測(cè)量代號(hào)須查表 新編傳感器手冊(cè)P1112傳感器被測(cè)量位移轉(zhuǎn)換原理應(yīng)變序號(hào)傳感器被測(cè)量壓力 轉(zhuǎn)換原理光纖序號(hào)傳感器被測(cè)量溫度 序號(hào)三、傳感器的選用原則1、基本原則 傳感器的選型必須根據(jù)檢測(cè)任務(wù)和實(shí)際條件進(jìn)行，應(yīng)從靜態(tài)

51、特性、動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，測(cè)量方式、三個(gè)方面考慮。然后考慮市場(chǎng)、經(jīng)濟(jì)、維修、更換等因素。2、常見技術(shù)指標(biāo)（含靜、動(dòng)態(tài)指標(biāo)）1）靈敏度一般是越高越好，即被測(cè)量微小變化則輸出量就有較 大變化。但確定靈敏度時(shí)應(yīng)注意：靈敏度很高時(shí)，與被測(cè)量無(wú)關(guān)的噪聲也會(huì)同時(shí)被檢測(cè) 到，并通過(guò)傳感器輸出，從而干擾被測(cè)信號(hào)。因此 要求是傳感器的信噪比越大越好，而不易受外界干 擾。與靈敏度相關(guān)的是量程范圍，當(dāng)線性工作范圍一定 時(shí)，靈敏度高則噪聲高，難以保證傳感器輸入在線 性區(qū)域內(nèi)工作，則靈敏度過(guò)高將影響其適用范圍。當(dāng)被測(cè)量是單向向量時(shí)，傳感器靈敏度越高越好，橫 向靈敏度越低越好。若是測(cè)量二維、三維向量時(shí)， 應(yīng)要求傳感器交叉靈敏度

52、越小越好。2）線性度傳感器都有一定的線性工作范圍，輸出與輸入成比例關(guān)系，范圍越寬，量程越大。讓傳感器工作在線性區(qū)域內(nèi)是保證測(cè)量精度的基本條件。在許可限度內(nèi)，可以取其近視線性區(qū)域。 3）穩(wěn)定性穩(wěn)定性是指?jìng)鞲衅鹘?jīng)長(zhǎng)期使用后輸出特性不發(fā)生變化的性能。無(wú)論什么傳感器要求穩(wěn)定性越高越好。影響穩(wěn)定性的因素主要是時(shí)間和工作環(huán)境。根據(jù)環(huán)境條件選擇傳感器，要?jiǎng)?chuàng)造和保持良好工作環(huán)境，使傳感器工作在不需要經(jīng)常更換和校正的情況下。4）快速性傳感器在所測(cè)頻率范圍內(nèi)，其輸出響應(yīng)不可避免 有些延遲，但要越短越好，避免失真。一般物性傳感器（利用光電效應(yīng)、壓力效應(yīng)等） 響應(yīng)快，工作頻率寬；結(jié)構(gòu)型傳感器（電感、 電容、磁電等）受

53、結(jié)構(gòu)、慣性、固有頻率低， 從而影響到工作頻率范圍。5）精確度傳感器輸出與被測(cè)量一致的程度。應(yīng)了解測(cè)量目 的，選擇精度。若是定性比較，應(yīng)選擇重復(fù)精 度高的傳感器，不要求測(cè)量絕對(duì)量值準(zhǔn)確；定 量分析則需高精度的傳感器。3、其它指標(biāo)說(shuō)明1）環(huán)境參數(shù)指標(biāo)（工作溫度、振動(dòng)、防腐、抗干擾等指標(biāo)）；2）可靠性指標(biāo)（壽命、平均無(wú)故障時(shí)間、絕緣等）；3）使用指標(biāo)（供電、功耗、外型尺寸、重量、材質(zhì)、安裝方式等）。4、測(cè)量方法例1.機(jī)械參量（回轉(zhuǎn)軸誤差、振動(dòng)、扭力矩等）一般采用非接觸式測(cè)量，如電容式，渦流式、光電非接觸式傳感器；2.不宜破壞性測(cè)量，可采用如渦流式探傷、X射線探傷、超聲波探傷、發(fā)聲檢測(cè)等方法；3.有條

54、件可采用模擬檢測(cè)；4.對(duì)自動(dòng)化過(guò)程控制的真實(shí)性和可靠性要求高，必須在現(xiàn)場(chǎng)條件下達(dá)到檢測(cè)要求，應(yīng)進(jìn)行再線檢測(cè)。 5、選型注意的其它問(wèn)題結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、質(zhì)量輕、價(jià)格便宜、易安裝維護(hù)、互 換性、供貨商情況等。提示及建議1.從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)，傳感器及傳感器的組成部分都是一個(gè)系統(tǒng)，同時(shí)也是更大系統(tǒng)的子系統(tǒng)；2.每個(gè)作為子系統(tǒng)的裝置、元件、電路等都有其靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)，即各自的靈敏度、線性度、范圍、穩(wěn)定性、精度、分辨率等指標(biāo)，含義相同；3.傳感器有大、有小，有的僅是個(gè)元件，有的則是一個(gè)較大的裝置，甚至自身帶有計(jì)算機(jī)；有的帶變換電路，有的不含變換電路。但感知和轉(zhuǎn)換特征是肯定的；4.傳感器選用的關(guān)鍵是清楚地掌握和

55、了解實(shí)際工作、工藝過(guò)程的需要。一般將在滿足測(cè)量范圍（1.3倍量程）基礎(chǔ)上，再結(jié)合測(cè)量方法、其它靜動(dòng)態(tài)指標(biāo)，經(jīng)過(guò)認(rèn)真比較確定；5.傳感器種類繁多、各自廠商標(biāo)準(zhǔn)不同，又有大量進(jìn)口傳感器或檢測(cè)裝置，數(shù)量及品種層出不窮，因此要掌握大量技術(shù)資料、廠商手冊(cè)；6.傳感器還包括許多技術(shù)指標(biāo)，在選用時(shí)，一定要注意；7.傳感器的供貨渠道是多方面的，值得推薦的是網(wǎng)上查閱；8. 傳感器可帶有轉(zhuǎn)換電路，但也有不包含轉(zhuǎn)換電路的傳感器，使用時(shí)應(yīng)與后續(xù)測(cè)量電路統(tǒng)一考慮。作 業(yè)1、調(diào)查和了解傳感器購(gòu)買渠道。 2、選用傳感器的基本原則？舉例說(shuō)明。3、如何選擇傳感器的靈敏度？第三十、三十一課 數(shù)控機(jī)床檢測(cè)裝置1、目的和要求：1）掌

56、握數(shù)控機(jī)床常用檢測(cè)裝置的作用、分類、工作過(guò)程；2）了解光電傳感器基本原理及構(gòu)成；3）掌握光柵、編碼器等基本原理及技術(shù)參數(shù)。2、重點(diǎn)與難點(diǎn)： 1）機(jī)床常用檢測(cè)裝置原理、技術(shù)指標(biāo)及特征； 2）機(jī)床常用傳感器選用方法。3、教學(xué)方法設(shè)計(jì)： 講授。第七節(jié) 機(jī)床常用檢測(cè)裝置數(shù)控機(jī)床上最常用的為位置檢測(cè)裝置,包括長(zhǎng)角、度位、位移、角位移。數(shù)控裝置對(duì)檢測(cè)裝置的要求：可靠、抗干擾；滿足精度和速度要求；方便使用與維修；成本低。檢測(cè)裝置一般的技術(shù)數(shù)據(jù)：檢測(cè)精度0.0020.02mm/m，分辨率0.0010.01mm/m,能滿足工作臺(tái)110m/min的速度移動(dòng)要求。常用位置檢測(cè)裝置一、旋轉(zhuǎn)變壓器1、用途轉(zhuǎn)角檢測(cè)元件，

57、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、精度可滿足要求。2、結(jié)構(gòu)相似于二相繞線式交流電機(jī)。分有刷和無(wú)刷兩種（前者結(jié)果簡(jiǎn)單，可靠性差）。均由定子鐵芯、定子繞組、轉(zhuǎn)子鐵芯、轉(zhuǎn)子繞組組成。定子和轉(zhuǎn)子的鐵芯由硅鋼片等疊成，繞組分別嵌入各自鐵芯內(nèi)。有刷式旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子繞組通過(guò)滑環(huán)和電刷的滑動(dòng)接觸而引出。無(wú)刷變壓器則多附加變壓器，其一次繞組與旋轉(zhuǎn)變壓器本體轉(zhuǎn)子繞組連在一起，可使本體轉(zhuǎn)子繞組的電信號(hào)通過(guò)附加變壓器一次側(cè)與二次側(cè)繞組的電磁耦合，由附加變壓器二次繞組輸出。常用兩極繞組和四極繞組兩種形式。圖 片3、旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)及參數(shù)范圍360，精度25，線性度0.1%，可在1200r/min范圍內(nèi)工作。有參數(shù)表明最大轉(zhuǎn)速范圍2400

58、r/min。二、感應(yīng)同步器特點(diǎn)精度高、抗干擾能力強(qiáng)、工作可靠、對(duì)工作環(huán)境要求低、維護(hù)方便、壽命長(zhǎng)、制造工藝簡(jiǎn)單等。應(yīng)用廣泛。1、感應(yīng)同步器的結(jié)構(gòu)和類型類型直線式和旋轉(zhuǎn)式（圓盤式），前者用于直線測(cè)量，后者用于測(cè)量角位移。直線式類別標(biāo)準(zhǔn)型、窄型、帶型。前者使用廣泛。提示與建議1.感應(yīng)同步器的由于抗干擾和適應(yīng)惡劣環(huán)境，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最多；2.感應(yīng)同步器定位控制、隨動(dòng)控制過(guò)程是數(shù)控機(jī)床中最為常用的，應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)掌握；3.長(zhǎng)度大于250mm時(shí)，可多快接長(zhǎng)，因此長(zhǎng)度不受限；4.在有鐵屑或切屑液時(shí)，要注意防護(hù)，防止劃傷。5.測(cè)量精度取決于尺子的精度。圖片2.直線型感應(yīng)同步器類型及特點(diǎn)窄型的滑尺和定尺均為標(biāo)準(zhǔn)型

59、的一半，用于位置受限場(chǎng)合，但精度較低；帶型是將定尺繞組腐蝕法印刷在鋼帶上，并固定在設(shè)備上，可隨設(shè)備伸縮消除熱變形誤差。三、光柵1、光電式傳感器1）含義將被測(cè)參數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成光通量的變化（光電效應(yīng)），再通過(guò)光電元件轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的傳感器。特點(diǎn)屬物性型傳感器、反應(yīng)快，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、非接觸、可靠性高、高精度、反應(yīng)快等。2）常見光電元件光電管、光敏電阻、光電池、光敏二極管、光敏三極管等。3）光電傳感器的應(yīng)用類型光電傳感器的構(gòu)成由光電元件、光源和光學(xué)元件組成一定的光路系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換電路四部分構(gòu)成。光源有白識(shí)燈、發(fā)光二極管等光學(xué)元件反射鏡、透鏡、半半透反鏡等組合要求光源與光電元件光譜特性基本一致，即光

60、源發(fā)出的光應(yīng)在光電元件接受靈敏度最高的頻率范圍內(nèi)。4）例光電傳感器應(yīng)用檢測(cè)數(shù)量檢測(cè)障礙檢測(cè)速度轉(zhuǎn)速測(cè)量UO+12V+5VR1R2提示與建議1.光電元件種類多，參數(shù)多，應(yīng)用中需要積累經(jīng)驗(yàn)。2.光機(jī)電技術(shù)是機(jī)電一體化技術(shù)中的重要組成部分，應(yīng)該繼續(xù)學(xué)習(xí)有關(guān)專著；3.光電元件的主要特性及曲線是選擇傳感器的關(guān)鍵，光譜特性的一致性尤為重要；4.光電元件速度快、但注意使用環(huán)境，防止光污染和防塵是重要內(nèi)容；5.光電傳感器輸出有模擬方式和數(shù)字方式，取決于實(shí)際需要和后續(xù)測(cè)量電路的設(shè)計(jì)。2、光柵1）光柵的結(jié)構(gòu)和類型組成由標(biāo)尺和光柵讀數(shù)頭組成。標(biāo)尺固定在活動(dòng)部件上，光柵頭安裝在固定部件上，兩者相對(duì)運(yùn)動(dòng)。光柵尺構(gòu)成標(biāo)尺