现代检测技术在数控机床中的应用

优胜编程龚老师

现代检测技术在数控机床中的应用：



1.引言
　　在全球科学技术迅猛发展的今天，机电一体化也成为了一门有着自身体系的新型学科。其形式多种多样、功能也各不相同。数控机床是高度机电一体化的产品，它主要由数控装置、伺服驱动装置、测量反馈装置和机床本体四大部分组成，如图1所示。
　　图1 数控机床的组成
　　图1中的测量反馈装置就是电子检测技术在数控机床中的应用。数控机床中的测量反馈装置是通过现代的测量元件如：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、光栅尺、磁尺等，将执行元件如（电机、刀架、工作台）等的速度和位移检测出来，经过相应的电路将所测得的信号反馈回数控系统，构成半闭环或全闭环系统，补偿执行机构的运动误差，以达到提高运动精度的目的。测量反馈系统是数控机床中不可缺少的重要组成部分，本文主要论述电子检测技术在数控机床中的应用。
　　2.现代检测技术与数控机床的关系
　　检测技术是自动化学科的重要组成部分之一，是以现代自动化系统的应用为主要目的，围绕参数检测和测量信号分析等信息获取处理技术进行研究开发与应用的一门综合性技术。
　　数控机床电子检测技术即检测反馈装置系统举足轻重，不可缺少，犹如人类不能没有眼睛和耳朵一样。
　　2.1 检测装置的功能
　　数控机床中的检测装置的功能是对机床加工过程中所需的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测并转换成可识别信号，传输到机床系统信息处理单位，经过分析、处理后产生相应的控制信号，控制机床正常运行。
　　数控机床之所以能够实现高精度的零件加工，最主要的原因是采用位置检测元件对机床移动部件的实际位置进行检测。现在常用数控机床的控制系统多为采用反馈控制的随动系统，数控系统将其输出的指令信号与检测元件反馈回来的实际信号进行比较，最终实现精确控制位移、速度的目的。数控系统的检测元件（即传感器）起着测量和反馈两个作用，它发出的反馈信号传给数控系统或专用控制器，构成闭环或半闭环伺服系统。
　　2.2 数控机床对检测装置的要求
　　数控机床对检测装置的精度和相应的速度要求不同，对大型机床以满足速度为主，对中小型机床以满足精度为主。检测系统的分辨率要比加工精度高一个数量级，数控机床对测量装置主要有以下几点要求：（1）寿命长，可靠性高、抗干扰性强；（2）满足速度、精度和测量范围的要求；（3）使用维护方便，适合机床运行环境，成本低；（4）易于实现高速动态测量和处理，易于实现自动化。
　　3.数控机床中的检测装置
　　3.1 检测装置的对象不同
　　数控机床中的检测装置可分为直线位移和角位移检测装置，直线位移检测装置是将检测元件直接安装在数控机床的拖板或工作台上，直接测量数控机床移动部件的直线位移量，该装置多用于闭环伺服系统；角位移测量装置是将位置检测元件安装在驱动电机轴或滚珠丝杠上，通过检测转动件的角位移来间接测量数控机床移动部件的直线位移量，该装置多用于半闭环伺服系统。
　　3.2 检测信号选取型号不同
　　数控机床中的检测装置可分为数字式测量装置和模拟式测量装置。数字式测量装置是将被测位移量转换为脉冲个数，即数字形式来表示，检测信号一般是电脉冲，可将其直接送入数控装置进行比较、处理。数字式测量装置具有信号处理简单、抗干扰性强等优点；模拟量测量装置是将被测位移量转换为连续变化的模拟电量进行检测，无需量化，但对信号处理的方法相对来说比较复杂，需增加滤波器等以提高抗干扰性。
　　3.3 测量的绝对值不同
　　数控机床中的检测装置有增量式测量装置和绝对式测量装置，增量式测量装置它只测量相对位移量（位移增量），即每移动一个测量单位就发出一个测量信号，在测量过程中，对任何一个点都可作为测量的起点，而移动距离是有测量信号计数器累加所得，一旦计数有误，则以后测量所得结果将完全错误，比外，在发生意外故障时（如断电），待故障排除后，不能再找到事故前的正确位置，必须将移动部件移至始点，重新计数才能找到事故前的正确位置，绝对式测量装置时分辨率要求越高、量程越大、测量装置的结构越复杂。
　　4.电子检测技术在数控机床中的应用
　　4.1 数控机床中的检测与传感器
　　检测系统在测量过程中，首先由传感器将被测物理量从研究对象中检测出来并转换成电量，然后输出。要使数控机床中的数控系统有效地发挥作用，必须首先借助传感器获取机床运行过程中的各种各样的反馈信息。