8.1　概　述

测量装置是数控机床伺服系统中的一部分，它与驱动装置相辅相成。伺服系统是数控机床的驱动部分，它将计算机输出的控制信息指令转变为数控机床移动部件的运动。在此过程中，位置伺服控制的准确性决定了机床的加工精度。在闭环和半闭环系统中，位置伺服控制是以直线位移或转角位移为控制对象的自动控制。位置检测装置是检测数控机床移动部件位移量的装置，在位置检测过程中，发出反馈信号与数控系统发出的指令信号相比较后发出控制指令，使伺服系统控制机床移动部件向减小偏差方向移动，直至偏差等于零为止。

8.1.1　位置检测装置的要求

数控机床中，数控装置是依靠指令值与位置检测装置的反馈值进行比较，来控制工作台的运动。位置检测装置是CNC系统的重要组成部分。在闭环系统中，它的主要作用是检测位移量，并将检测的反馈信号和数控装置发出的指令信号相比较，若有偏差，经放大后控制执行部件，使其向着消除偏差的方向运动，直到偏差为零。为提高数控机床的加工精度，必须提高测量元件和测量系统的精度。不同的数控机床对测量元件和测量系统的精度要求、允许的最高移动速度各不相同，因此，研制和选用性能优越的检测装置是很重要的。

数控机床对位置检测装置的要求如下:

①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。

②在机床执行部件移动范围内，能满足精度和速度的要求。

③使用维护方便，适应机床工作环境。

④成本低。

8.1.2　检测装置的分类

按工作条件和测量要求的不同，测量方式也有不同的划分方法，如表8－1－1所示。

表8－1－1　位置检测装置分类

1.直接测量和间接测量

测量传感器按形状可以分为直线型和回转型。若测量传感器所测量的指标就是所要求的指标，即直线型传感器测量直线位移，回转型传感器测量角位移，则该测量方式为直接测量。若回转型传感器测量的角位移只是中间量，由它再推算出与之对应的工作台直线位移，那么该测量方式为间接测量，其测量精度取决于测量装置和机床传动链两者的精度。

2.增量式测量和绝对式测量

按测量装置编码的方式可以分为增量式测量和绝对式测量。增量式测量的特点是只测量位移增量，即工作台每移动一个测量单位，测量装置便发出一个测量信号，此信号通常是脉冲形式。绝对式测量的特点是被测的任一点的位置都由一个固定的零点算起，每一测量点都有一对应的测量值。

3.数字式测量和模拟式测量

数字式测量以量化后的数字形式表示被测的量。数字式测量的特点是测量装置简单，信号抗干扰能力强，且便于显示处理。模拟式测量是将被测的量用连续的变量表示，如用电压变化、相位变化来表示。

数控机床检测元件的种类很多，在数字式位置检测装置中，采用较多的有光电编码器、光栅等。在模拟式位置检测装置中，多采用感应同步器、旋转变压器和磁尺等。随着计算机技术在工业控制领域的广泛应用，目前感应同步器、旋转变压器和磁尺在国内已很少使用，许多公司已不再经营此类产品。然而旋转变压器由于其抗振、抗干扰性好，在欧美一些国家仍有较多的应用。数字式的传感器使用方便可靠(如光电编码器和光栅等)，因而应用最为广泛。在数控机床上除位置检测外，还有速度检测，其目的是精确地控制转速。转速检测装置常用测速发电动机、回转式脉冲发生器。本章主要介绍各种常用的位置检测元件的结构和工作原理及其应用。