脈沖編碼器是一種光學(xué)式位置檢測元件，編碼盤直接裝在電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸上，測量軸的旋轉(zhuǎn)角度位置和速度變化，其輸出信號(hào)為電脈沖。這種檢測方式的特點(diǎn)是：非接觸式的，無摩擦和磨損，驅(qū)動(dòng)力矩小，響應(yīng)速度快。缺點(diǎn)是抗污染能力差，容易損壞。按編碼的方式，這種編碼器又可分為增量式和式光電脈沖編碼器。泊頭巨人重工機(jī)械有限公司是一家專業(yè)生產(chǎn)立車、數(shù)控立車、數(shù)控龍門銑床、龍門加工中心的機(jī)床廠家，對(duì)機(jī)床檢測很有心得。
(1)增量式光電脈沖編碼器工作原理，它主要由光源、聚光鏡、透光圓盤、光欄板和光電元件組成。光源1發(fā)出的散射光線，經(jīng)過聚光鏡2聚焦后會(huì)變成平行光線。透光圓盤3上刻有內(nèi)外兩圈條紋，內(nèi)圈只有一條，外圈則分成若干條透明與不透明的條紋。在光欄板4上，刻有三條透光條紋A、B、C。A、B對(duì)應(yīng)于透光圓盤的外圈條紋，而C則對(duì)應(yīng)于內(nèi)圈條紋。在光欄板每一條紋的后面均安裝有光敏晶體管各一只，構(gòu)成一條輸出通道。被檢測軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，透光圓盤隨其同步旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，透光圓盤上的條紋與光欄板上的條紋A或B或C就會(huì)時(shí)而重合時(shí)而錯(cuò)位。重合時(shí)，光敏晶體管接收到亮的信號(hào)，電流變大；錯(cuò)位時(shí)，接收到暗的信號(hào)，電流變小。變化的信號(hào)電流經(jīng)整流放大電路輸出矩形脈沖，如圖4-32b所示。此外，由于光欄板上A與B條紋間的距離與透光圓盤上條紋間的距離不同，所以當(dāng)條紋A與透光圓盤上任一條紋重合時(shí)，條紋B與透光圓盤上另一條紋的重合度錯(cuò)位
1/4周期(T)，因此A、B兩通道輸出的波形相位也相差1/4周期。
脈沖編碼器中的透光圓盤內(nèi)圈上的刻線與光欄板上條紋C重合時(shí)輸出的脈沖數(shù)為同步脈沖，又稱零位。
(2)增量式光電脈沖編碼器應(yīng)用
1)作為手動(dòng)位置檢測裝置。此時(shí)可稱為手搖脈沖發(fā)生器。這時(shí)常要做到每個(gè)脈沖工作臺(tái)移動(dòng)0．OOlmm的分辨率，主要可作為慢速對(duì)刀用和手動(dòng)調(diào)整機(jī)床用。
2)作為主軸位置檢測裝置’。
①判斷主軸正、反轉(zhuǎn)的信號(hào)。設(shè)A相超前B相為正方向旋轉(zhuǎn)，則B相超前A相就是反方向旋轉(zhuǎn)。利用A相與B相的相位關(guān)系可以判斷編碼器的旋轉(zhuǎn)方向，以此來確定主軸的旋轉(zhuǎn)方向。
②聯(lián)系主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。加工螺紋時(shí)，要求輸給進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)的脈沖數(shù)與主軸的轉(zhuǎn)速應(yīng)有相位關(guān)系，主軸脈沖發(fā)生器的A、B相起到了主軸轉(zhuǎn)動(dòng)與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系作用。A、B相脈沖經(jīng)頻率一電壓變換后，得到與主軸轉(zhuǎn)速成比例的電壓信號(hào)，檢測到的主軸運(yùn)動(dòng)信號(hào)，一方面作為速度反饋信號(hào)，實(shí)現(xiàn)主軸調(diào)速的數(shù)字反饋；另一方面可以控制插補(bǔ)速度，用于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制。
③同步脈沖作為車螺紋與準(zhǔn)停控制信號(hào)。與主軸同步的C相脈沖信號(hào)，是主軸旋轉(zhuǎn)一周在某一固定位置產(chǎn)生的信號(hào)。利用此信號(hào)，數(shù)控車床可實(shí)現(xiàn)加工螺紋的控制，自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床可將其作為主軸準(zhǔn)停信號(hào)。
3)作為半閉環(huán)進(jìn)給位置檢測裝置。通常與進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的伺服電動(dòng)機(jī)同軸安裝，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)可以通過齒輪傳動(dòng)或同步帶驅(qū)動(dòng)進(jìn)給絲杠，也可以直接驅(qū)動(dòng)進(jìn)給絲杠。根據(jù)滾珠絲杠的螺距可選用不同透光條紋的光電脈沖編碼器。A(或B)相的脈沖數(shù)可作為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)角的計(jì)算依據(jù)，同樣其相位差可作為判斷電動(dòng)機(jī)正、反方向旋轉(zhuǎn)的信號(hào)。而單一透光條紋C用以產(chǎn)生每轉(zhuǎn)一個(gè)零位脈沖的信號(hào)，用于精確確定機(jī)床各坐標(biāo)軸的參考點(diǎn)位置。
(3)式-光電脈沖編碼器工作原理通過讀取編碼器上的不同圖案來表示不同的數(shù)值，它可以直接把被測轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的代碼，再對(duì)應(yīng)不同的位置數(shù)值。式光電脈沖編碼器不會(huì)有累積誤差，在電源切斷后位置信息也不會(huì)丟失。但是，為了提高讀數(shù)精度和分辨率，就要求測量數(shù)值的位數(shù)更多。
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