加工中心操作基础教程9
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磁栅 光电式增量编码器 当指示光栅相对于光标尺移动时，莫尔条纹沿其垂直方向上、下移动。移过的莫尔条纹数等于移过的光栅的刻线数。沿着莫尔条纹的移动方向放置四杜光电池，其间距为莫尔条纹的1/4，这样就可产生相位差为90。的四个信号。通过细分和辨向电路将这些信号进行处理．即可检测位移量及运动方向。
图2一20所示是反射式相位干涉条纹。主光栅与指示光栅的刻线宽度札同，但刻线的距离不相等。若以主光栅的刻线为基准，指示光栅的四条刻结依次错开00、900、1800、2700，光电池为水平方向排列，当指示光栅相刘于主光栅移动时，光电池各瞬间接受的光通量就不同，产生的电势相位彼此错开900。这些信号经过细分和辨向电路的处理，即可测知移动量和移动丈向。因为指示光栅的刻线是按相位排列的，故称这种光栅为相位光栅。
⑵磁栅的结构和工作原理
磁栅（又称磁尺）也是一种电磁监测装置。它利用磁记录原理，将一定波长的矩形波或正弦波由信号用磁头记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量基准。检测时，磁头将磁性标尺上的磁化信号转化为电信号，并通过检测电路将磁头相对于磁性标尺的位置或位移量用数字显示出来或转化为控制信号输人给数控机床。
磁栅传感器由磁胜标尺、磁头和检测电路三部分组成，其结构原理如图2-21所示。磁性标尺是在不导磁材料（如玻璃、铜或其他合成材料）的基体上，采用涂敷、化学沉淀或电镀等方法覆盖上一层10～20产贝厚的磁性材料，形成一层均匀的磁性薄膜，然后采用录磁的方法在磁胜薄膜上录上等
⑵磁栅的结构和工作原理
磁栅（又称磁尺）也是一种电磁监测装置。它利用磁记录原理，将一定波长的矩形波或正弦波由信号用磁头记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量基准。检测时，磁头将磁性标尺上的磁化信号转化为电信号，并通过检测电路将磁头相对于磁性标尺的位置或位移量用数字显示出来或转化为控制信号输人给数控机床。
磁栅传感器由磁胜标尺、磁头和检测电路三部分组成，其结构原理如图2-21所示。磁性标尺是在不导磁材料（如玻璃、铜或其他合成材料）的基体上，采用涂敷、化学沉淀或电镀等方法覆盖上一层10～20产贝厚的磁性材料，形成一层均匀的磁性薄膜，然后采用录磁的方法在磁胜薄膜上录上等
⑵磁栅的结构和工作原理
磁栅（又称磁尺）也是一种电磁监测装置。它利用磁记录原理，将一定波长的矩形波或正弦波由信号用磁头记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量基准。检测时，磁头将磁性标尺上的磁化信号转化为电信号，并通过检测电路将磁头相对于磁性标尺的位置或位移量用数字显示出来或转化为控制信号输人给数控机床。
磁栅传感器由磁胜标尺、磁头和检测电路三部分组成，其结构原理如图2-21所示。磁性标尺是在不导磁材料（如玻璃、铜或其他合成材料）的基体上，采用涂敷、化学沉淀或电镀等方法覆盖上一层10～20产贝厚的磁性材料，形成一层均匀的磁性薄膜，然后采用录磁的方法在磁胜薄膜上录上等
⑵磁栅的结构和工作原理
磁栅（又称磁尺）也是一种电磁监测装置。它利用磁记录原理，将一定波长的矩形波或正弦波由信号用磁头记录在磁性标尺的磁膜上，作为测量基准。检测时，磁头将磁性标尺上的磁化信号转化为电信号，并通过检测电路将磁头相对于磁性标尺的位置或位移量用数字显示出来或转化为控制信号输人给数控机床。
磁栅传感器由磁胜标尺、磁头和检测电路三部分组成，其结构原理如图2-21所示。磁性标尺是在不导磁材料（如玻璃、铜或其他合成材料）的基体上，采用涂敷、化学沉淀或电镀等方法覆盖上一层10～20产贝厚的磁性材料，形成一层均匀的磁性薄膜，然后采用录磁的方法在磁胜薄膜上录上等
距离的周期性的磁化信号。磁化信号的周期称为节距人，有0.05mm、0.1mm、0.2mm、1mm等几种，按磁性标尺基体形状的不同，磁性标尺可分为用于直线测量的平面实体性磁尺、带状或同轴线装标尺，用于角度位移测量的回转型磁性标尺。
磁头是进行磁一电转换的转换器，磁头将反映位置变化的磁性信号检测出来，并转换成电信号送给检测电路。
在进行位置检测时，为了在低速甚至静止时也能得到位置信号，必须采用磁通响应型磁头（又叫磁调制式磁头）。磁通响应型磁头由铁芯、励磁绕组W1、输出绕组巩组成。磁通响应型磁头的结构及其输出波形如图2-22所示。
磁通响应型磁头有两组绕组，即绕在磁路截面尺寸较小的横臂上的励磁绕组W1和绕在磁路截面尺寸较大的竖杆上的输出绕组W2当对W1施加励磁电流ia=i0sinωt时，在ia的瞬时值大于某一个数值以后，横臂的铁心材料饱和，这时磁阻很大，磁路被阻断，磁性标尺的磁通不能通过磁头闭合，输出线圈W1与φ0不交链，当ia的的瞬时值小于某一个数值时，所感生的磁通也随之降低，两根横臂中的磁阻相应减小，磁路开路。输出线圈W2与φ0串联。励磁线圈的作用相当于磁开关，励磁电流在一个周期内两次过零，两次出现峰值，相应磁开关通断各两次。磁路由通到断的时间内，输出线圈中交链的磁通量由φ0降到零，磁路由断到通的时间内，输出线圈中交链的磁通量由零增加到φ0，因此输出线圈中有感生电动势E出现，并且感生电动势的频率比励磁电流高一倍，在励磁电流频率ω0已经确定的情况下，其峰值取决于Ф0，也即取决于磁性标尺在该点的磁感应强度。因此输出线圈中输出的是一个调幅信号。磁栅的检测方法有鉴幅法和鉴相法两种，在数控机床中通常使用鉴相法。设磁栅工作丁鉴相法，将两组磁头的输出信号相加，得到磁栅总的输出，计算出调制信号θ，根据调制信号，得到对应的位移x的大小。
⑵光电式增量编码器
编码器是数控机床中常用的角度检测装置，常与伺服电动机或丝杠同轴安装，以检测伺服电动机或丝杠的转角。按编码器的不同读数方法，可分为绝对编码器和增量编码器两种．按其工作原理不同，可分为接触式、光电式和电磁式等几种。
图2一23是一种光电式增量编码器的结构示意。工作时，玻璃刻线盘3随被测轴一同回转，刻线盘3上均匀地刻有许多径向直线，刻线的宽度和两根刻线之间的间隔宽度基本相同，刻线是不透明的。扫描刻线板4上沿着径向有4个小的刻线区，每个小刻线区内的情况与刻线盘3相同。每个小刻线区之间错开1/2刻线宽度，即1/4刻线周期。光源1发出的光线经过柱面透镜2投射到刻线盘3上，当刻线盘3上的刻线正好转到与扫描刻线板4上的间隙相对时，光线被全部遮住，没有光线投射到光电池5上。从此位置，刻线盘再转过半个刻线周期，则刻线盘3上的刻线正好大。当刻线盘转动时，投射到光电池上的光线将产生明暗交替的变化，相应光电池的输出信号也将产生强、弱交替的变化。由于4个小刻线区顺序错开1/4刻线周期，所以4个光电池的输出信号也顺序滞后1/4周期。其变化规律与光栅输出信号相同，所以可将4个输出信号进行与光栅输出信号同样的方法进行处理。
为了得到转轴的转数，在刻线盘和扫描刻线板上再加刻一个刻线清况相同的参考标志刻线区。此刻线区可以是一根粗线，也可以是一组细线。转轴旋转一圈，它发出一个脉冲信号，可用来计数轴转过的圈数。
将上述编码器称为增量编码器是因为它的输出不能反映转轴的绝对位置，只能反映两次读数之间转轴角位移的增量。由光栅读数方法的叙述中，不难理解这种编码器的最小可分辨角度（又称测量步幅）是两个方波系列相邻的两个前沿或后沿之间所对应的角度，即1/4刻线周期。例如，刻线盘的刻线数为900。配合电子四等分电路，则其测量步幅是3600/4×900，如果刻线数再提高，细分程度再增加，则测量步幅可进一步减小。
⑷电式绝对编码器
光电式绝对编码器的结构与光电式增量编码器相似，所不同的是在玻璃刻线盘3（又称码盘）上的刻线不是径向直线，而是许多同心码道，如图2-24所示。码道上刻有按一定规律分布的透明区和不透明区。扫描刻线板4上没有小刻线组而是有一条径向狭缝。光电池5的排列与4上的狭缝平行对齐且与码道一一对应。光源发出的光经过柱面镜2聚光后投射到码盘3上，通过透明区的光线经过狭缝形成一束很窄的光束投射到光电池5上。此处所说的码盘称为光电式绝对编码盘。光电式绝对编码盘按其码制可分为二进制码、循环码、十进制码、进制码等。