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知道伺服电机为什么要加装光栅尺吗?

更新时间:2024-04-15   点击次数:6801次
  光栅尺由两部分组成:尺体和读数头,标尺主体安装在移动部件上,而读取头安装在固定部件上。有人还将读数头安装在活动部件上(用于尺体的不方便移动),测量效果相同,但区别在于信号线不方便移动。标尺主体的运动是一对光栅中主光栅(刻度光栅)和次光栅(指示光栅)的相对位移。在光干涉和衍射的共同作用下,产生了黑白(或明暗)规则条纹(莫尔条纹)。
  
  随着工业的发展,传统的精度已不能满足精度的使用要求。从以前的闭环系统到今天的全闭环系统,这都是一个开发过程。那么,为什么伺服电机必须安装光栅尺呢?这是因为伺服电动机的内置编码器仅控制电动机的形状,因此其他附件的精度,如果螺杆有间隙和误差,编码器将无法补偿,因此需要作为补偿。

  

光栅尺
 

 

  由于光栅尺沿直线移动,这个移动实现了随工作台移动的位移,因此没有间隙。实时反馈数据被提供给控制系统,系统根据错误进行补偿!光电器件将相同的黑白(或明暗)条纹转换为正弦波改变电信号,然后在放大并重新整形电路之后,相位差为90度的两个正弦波或方波信号A和B获得。正弦波或方波的周期数与移动距离成正比。当标尺主体向前移动时,A信号B信号90度,而当标尺主体向反方向移动时,A信号落后B信号90度,一些光栅还输出Z信号(零返回信号)。
  
  伺服电机通常需要加装光栅尺来实现更高的控制精度和形成全闭环控制系统。具体分析如下:
  
  1、提高控制精度:伺服电机自带的编码器只能反馈电机轴的旋转位置和速度,而无法直接测量负载或工作台的实际位置。光栅尺作为一种外部位置反馈装置,可以直接测量直线位移,从而提供更准确的位置信息。
  
  2、形成全闭环控制:在半闭环系统中,伺服电机的编码器只能检测到电机本身的运动状态,而不能感知到传动链(如丝杠、皮带等)的误差。通过加装光栅尺,可以实现全闭环控制,即从命令发出到执行完成整个过程的每个环节都能得到监控和反馈,这样可以有效地补偿传动链的间隙和误差,提高系统的整体精度。
  
  3、稳定性和可靠性:光栅尺由于直接安装于工作台和机床床身上,能够提供稳定的反馈信号。尽管它可能会受到切削液等外界因素的影响,但设计合理的保护措施可以最大限度地减少这些影响,确保系统的稳定运行。
  
  4、信号转换:光栅尺可以将测量到的位移距离转换为电信号,再进一步转化为脉冲信号,这些信号被反馈给控制器进行处理,从而实现高精度的位置控制。


  

光栅尺


 

 

  加装光栅尺可以使伺服电机系统达到更高的精度要求,适用于精密加工、测量和其他对精度要求高的应用场景。