数控机床闭环进给伺服系统位置检测装置的要求和分类

　　位置检测装置是数控机床闭环进给伺服系统的重要组成部分。它的作用是在线实时检测执行部件的直线位移或角位移，并发送位移反馈信号，以构成闭环位置控制。闭环数控机床的加工精度在很大程度上由位置检测系统的精度决定。不同类型的数控机床，对位置检测元件、检测系统的精度要求和被测部件的最高移动速度各不相同。现在检测元件与系统的最高水平是：被测部件的最高移动速度高至240m/min时，其检测位移的分辨率（能检测出的最小位移量）可达1μm，如24m/min时可达0.1μm。最高分辨率可达到0.01μm。
1.数控机床对位置检测装置有如下要求：
　 受温度、湿度的影响小，工作可靠，能长期保持精度，抗干扰能力强；
　 在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求；
　 使用维护方便，适应机床工作环境；
　 成本低。
2.位置检测装置分类
　数控机床常用的位置检测装置类型很多，按其测量方式和所获信号的不同，可分为以下两种：
　 数字式和模拟式测量
　　 数字式测量
　　　　数字式测量是将被测量以数字的形式来表示，测量信号一般为电脉冲，可以将它直接送到数控装置进行比较处理和显示。这样的检测装置有光栅检测装置和脉冲编码器。数字式测量装置比较简单、位移脉冲信号抗干扰能力较强。
　　 模拟式测量
　　　　模拟式测量是将被测量用连续变量来表示，如电压的幅值变化、相位变化。模拟式测量装置有旋转变压器和感应同步器等。模拟式测量所得的模拟量（如相位变化的电压），可以直接发送至数控系统与移相的指令电压信号进行比较；或者将模拟信号（如鉴幅测量所得到的为幅值变化的电压信号）转换成数字脉冲信号后，再送至数控系统进行比较和显示。
　 增量式和绝对式测量
　　 增量式测量
　　　　检测装置只测出位移的增量，并用数字脉冲个数来表示单位位移（即最小设定单位）的数量。
　　　　执行部件每移动一个最小设定单位的距离，如0.001mm，发出一个脉冲信号。位移的距离由增量值累积求得，一旦在某处测量有误，则其后所得的位移距离都是错误的。另外，由于是增量式测量，在加工中因事故断电停机检修，执行部件的位置发生变动后，由于检测装置不能指示出执行部件的绝对坐标位置，因此无法给定位移指令，令执行部件由检修后的位置直接移回停机时的原位，必须将执行部件移回加工程序的起始位置（一般为机床的坐标原点），并计算出从起点到停机原位的距离，才能以位移指令，令执行部件移回停机时的原位，以便继续进行加工。光栅、脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁栅等都是增量式测量装置。
　　 绝对式测量
　　　　检测装置测出的是被测部件在某一绝对坐标系中的绝对坐标位置，并且以二进制或二十进制数码信号表示出来，一般都要经过转换成脉冲数字信号以后，才送去进行比较和显示，这样的测量装置有绝对式脉冲编码盘、三速式绝对编码盘（或称多圈式绝对编码盘）等，它的结构比较复杂，而且测量的分辨率与位移量都受到一定限制。
　　　　位置检测装置安装在执行部件（即末端件）上直接测量执行部件末端件的直线位移或角位移，这样可称为直接测量，可以构成闭环进给伺服系统。这样的测量方式，有用直线光栅、直线感应同步器、磁栅、激光干涉仪等测量执行部件的直线位移；还有用旋转变压器、圆光栅、圆感应同步器等测量作圆周进给的数控转台轴的角位移。位置检测装置安装在执行部件前面的传动元件或驱动电机轴上，测量其角位移，要经过传动比变换以后才能得到执行部件的直线位移量，这样可称为间接测量，可以构成半闭环进给伺服系统。将脉冲编码器装在电机轴上就属这种方式。