1 開放式控制器與多種檢測元件的匹配
檢測元件是cnc系統(tǒng)中伺服控制單元的重要組成部分。它能檢測執(zhí)行機構(gòu)或伺服電動機轉(zhuǎn)子的位移和速度，并將檢測到的信號反饋回伺服控制單元，構(gòu)成閉環(huán)反饋。檢測元件的好壞，直接關(guān)系到系統(tǒng)的控制精度。處理運動機構(gòu)經(jīng)檢測元件反饋的各種不同信號是開放式控制器開放性的一個重要體現(xiàn)。pmac可以接收各種檢測元件的反饋，包括直接接收增量編碼器反饋，選用相應(yīng)附件可接收測速發(fā)電機、旋轉(zhuǎn)變壓器、激光干涉儀、編碼器、磁致伸縮傳感器、感應(yīng)同步器、磁柵、光柵尺(直光柵和圓光柵)和激光尺等元件的反饋。反饋類型包括正交碼盤反饋、并行位置反饋、直線位移傳感器反饋、模擬位置反饋、旋轉(zhuǎn)變壓器反饋及雙反饋等?？梢姡琾mac的開放性是非常廣泛的。
2 各種檢測元件的特點與應(yīng)用
常用于測量旋轉(zhuǎn)運動的反饋元件有旋轉(zhuǎn)編碼器(主要是光電編碼器)、圓光柵、旋轉(zhuǎn)變壓器及旋轉(zhuǎn)式感應(yīng)同步器等。用于測量直線運動的反饋元件有直光柵、激光尺、直線式感應(yīng)同步器和激光干涉儀等。其中有些還可用于加速度、速度的反饋。這里把目前常用的檢測元件用下表作一簡單歸納，以便于實際應(yīng)用中選用。
3 主要檢測元件產(chǎn)品
下面介紹一下的光電編碼器和光柵尺產(chǎn)品，并簡要介紹一種新型檢測元件—激光尺。
光電編碼器
光電編碼器可以非常方便地測量電動機軸的角位移，還可以測量軸的轉(zhuǎn)速。目前常將光電編碼器直接通過十字連軸節(jié)與伺服電動機組裝在一起用以構(gòu)成閉環(huán)或半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如sanyo帶碼盤的直流和交流伺服系統(tǒng)，pansonic可選增量或碼盤的minus系列交流伺服系統(tǒng)。
光電編碼器產(chǎn)品如日本nemicon的各種類型碼盤，廣泛用于多關(guān)節(jié)機器人的控制、atc工作母機的分度、半導(dǎo)體墊片移動機器人的控制及ct掃描儀的床身定位等方面。種類繁多，有手動編碼器、編碼器、附增量型的多型編碼器，增量型編碼器，中空型編碼器以及手動脈沖發(fā)生器等，微小型編碼器直徑僅為12mm。分辨率 6位、8位、10位等，達25000脈沖/r，可覆蓋絕大多數(shù)控制應(yīng)用場合。
光柵尺
計量光柵作為測量元件已有多年的歷史，特別在數(shù)控機床上作為閉環(huán)控制的反饋元件。英國renishaw公司首開開放式非接觸鋼帶光柵系統(tǒng)的先河，一改光柵對安裝和使用環(huán)境要求*的狀態(tài)，使光柵走出實驗室，進入廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。
renishaw rg2直線光柵由rgs鋼帶光柵和讀數(shù)頭組成，rgs鋼帶厚0.2mm，寬6mm，長度從一米到數(shù)十米均可供應(yīng)，柵距20μm或40μm，光柵精度±3μm/m，線性度±3μm/m或±1μm/60mm。雙面鍍金，保護標尺不被污物損傷，上下兩面均勻變形。讀數(shù)頭分rgh22、rgh24及 rgh25三種外形尺寸，內(nèi)置細分電路，有0.05μm、0.1μm、0.5μm、1μm和5μm分辨率可選。模擬頭有標準電壓輸出和電流輸出可選。體積小，重量輕，調(diào)整方便。內(nèi)置多色發(fā)光指示燈來指示讀數(shù)頭的安裝，不需示波器等工具。其特殊處理保證標尺部分劃傷時精度不受影響。
renishaw還有rgh34裸頭光柵系統(tǒng)，rgh42 x-y網(wǎng)狀光柵，rgr圓光柵，激光尺和激光干涉儀等產(chǎn)品。
激光尺
renishaw 開發(fā)的激光尺rle由rlu激光發(fā)生器、rid測頭組成，是專門為工廠單軸或雙軸開發(fā)的高精度、高直線性位置反饋元件。同樣利用激光干涉的原理，但是比激光干涉儀更適合于工業(yè)應(yīng)用而不是標定。可測量軸長度100m，進給率5m/s，精度± 10nm，重復(fù)精度5～10nm。經(jīng)過細分補償后可得到0.077nm 的分辨率。適用于半導(dǎo)體、量規(guī)及機床等精度要求高的場合。
常用檢測元件歸納表
原理
分類
(1)接觸式
(2)光電式
(3)電磁式
反饋形式
(1)增量式編碼器
(2)式編碼器
(3)混合式編碼器
(1)玻璃光柵
(2)金屬光柵
原理
(1)透射式
(2)反射式
(2)線性旋轉(zhuǎn)變壓器
(3)比例式旋轉(zhuǎn)變壓器
(2)旋轉(zhuǎn)式
基本組成
金屬圓環(huán)，標尺光柵，讀數(shù)頭
(2)直線光柵
標尺光柵，讀數(shù)頭
特點
優(yōu)點
(2)允許轉(zhuǎn)速高、精度高
易于實現(xiàn)數(shù)字化測量和
自動控制
(2)抗力強，受外界干擾電場和空間磁場變化的影響很小，基本不受電源波動的影響
(3)結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、使用壽命長
(4)可以長距離位移測量
(5)工藝性好、成本較底、便于復(fù)制和成批生產(chǎn)
(3)，易安裝
(4)價格較式便宜
(4)位置信息不容易丟失
(5)沒有累積誤差
(6)允許的旋轉(zhuǎn)速度比增量式高
缺點
(2)價格貴
(2)輸出為模擬量，不能實現(xiàn)直接數(shù)字控制
(2)信號處理麻煩
(3)配套的用于信號處理的電子設(shè)備(數(shù)顯表)比較復(fù)雜，價格高
(3)掉電后會丟失位置信息
(4)允許的旋轉(zhuǎn)速度不如式高
(4)采樣處理時存在時間延遲，不適應(yīng)高速控制的需要
精度范圍
精度±1μm，分辨率0.05μm，重復(fù)精度0.2μm
(2)旋轉(zhuǎn)式(直徑300mm)
精度±1，分辨率0.05，重復(fù)精度0.1
應(yīng)用場合
旋轉(zhuǎn)式應(yīng)用如:陀螺平臺、伺服轉(zhuǎn)臺、火炮控制、雷達天線定位、精密機床等設(shè)備中。
直線式應(yīng)用如:坐標鏜床、坐標銑床以及其它精密機床的定位、顯示、和數(shù)控機床的閉環(huán)控制系統(tǒng)中
主要特征參數(shù)
激磁方式，激磁方額定電壓，額定頻率，開路輸入阻抗，變壓比(輸出/激磁)，多極和雙通道型及極對數(shù)，空載輸出電壓