２００８年８月第３６卷第８期机床与液压ＭＡＣｍＮＥＴ００Ｌ＆ＨＹＤＲＡＵＵＣＳＡｕｇ．２００８Ｖ０１．３６Ｎｏ．８光栅位移传感器在位置伺服系统中的应用及误差分析陈庆樟（江西农业大学工学院，江西南昌３３００４５）摘要：介绍了光栅位移传感器的原理和特点及其在闭环位置伺服系统中的应用，对于位置伺服系统的系统误差作了理论分析。利用光栅位移传感器对位置伺服系统进行了动态测量和控制。结果表明，光栅位移传感器精度高，稳定性好，不接触、无磨损、抗干扰能力强，输出信号大。关键词：位置伺服系统；光栅位移传感器；误差分析中图分类号：ＴＭ９２１文献标识码：Ａ文章编号：１００１—３８８１（２００８）８—２１６—２ＴｈｅＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＧｒａｔｉｎｇ－ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔＳｅｎｓｏｒｉｎＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｒｖｏＳｙｓｔｅｍａｎｄＩｔｓＥｒｒｏｒＡｎａｌｙｓｉｓＣＨＥＮＱｉｎｇｚｈａｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＪｉａｎｇｘｉＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＮａｎｃｈａｎｇＪｉａｎｇｘｉ３３００４５，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｇｒａｔｉｎｇ—ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｉｓｅｎｓｏｒｗｅｒ；ｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．ＴｈｅｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｅｒｔＤｌ－ｏｆｐｏｓｉｔｉｏｎｇｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍＷａＳａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｏｎｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｓｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｂｙｇｒａｔｉｎｇ—ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ￥ｅｎ—ｇｏｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｇｒａｔｉｎｇ—ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ∞ｎ￥ｏｒｈａｓｈｉｇＩｌｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｇｏｏｄｓｔａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓｔｒｏｎｇａｎｔｉ—ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｃａｐａｂｉｌｉｔｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｏｓｉｔｉｏｎ８ｅｒｖｏｓｙｓｔｅｍ；Ｇｒａｔｉｎｇ・ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔｓｅｎｓｏｒ；Ｅｒｒｏｒａｎａｌｙｓｉｓ０引言光栅是闭环位置伺服系统中用得较多的测量装置，可用作位移或转角的检测，且测量输出的信号为数字信号。它测量范围大，测量精度高，可达几微米。光栅传感器把被测位移量转变为电信号，经前置放大和电路处理后，送入下位机进行综合运算处理后输出，并通过ＬＥＤ显示。目前在精密机加工和数控机库中采用的精密位移数控系统框图如图１所示。键盘控制ｒ—－１Ｈ显示与控制系上位计算机系统图１精密位移数控系统框图１光栅位移传感器测量系统光栅是采用光栅莫尔条纹和光电转换技术原理将被测的位移量转换成数字电信息量输出的一种现代传感器。传感器与光栅数显表（或与装在微机插板上的细份卡）．ｍ．－－－起组成测量或控制系统。光栅测量系统的结构：光栅传感器为两个光敏三极管，其输出是与光栅莫尔条纹对应的、相位不同的近正弦波状的电信号，再经差动放大、整型、细分、方向辩别等电路，最终送到可逆计数器进行计数。如图２所示，该系统对伺服系统位移的检测是通过光栅移动产生的莫尔条纹与光电检测电路配合完成的，并以计算机为核心构成信号处理与闭环控制。该系统具有自动辨别光栅移动方向，实现自动定位控制，过限报警及数码显示等功能。图２光栅位移传感器测量系统２位置伺服系统中光栅位移传感器的应用为了追求更高的精度要求，利用光栅位移传感器测量稳定、精度高的特性在工作台上安装了密封式光栅线位移传感器，测量值作为返回值，与输入值比较后作为输入值，如此组成全闭环伺服系统。在闭环系统中，检测元件将机床移动部件的实际位置检测出来并转换成电信号反馈给比较环节。２．１光栅位移传感器ＪＧＸ系列密封式光栅线位移传感器是新一代精密型线位移测量传感器。它与光栅数字显示仪（或与装在计算机插板上的细分卡）一起组成测量系统。光栅位移传感器内标尺光栅的栅距：０．０１ｍｍ（１００对线／ｚｍ），ｏ－０２ｍｍ（５０对缈ｎｌｌｌｌ）；量程：０—３４００ｌｎ／ｎ（范围内任选，光栅不用接长），最大量程收稿日期：２００７—１ｌ—１９基金项目：江苏省自然科学基金项目资助（ＢＫ２００７０９３）作者简介：陈庆樟（１９７３一），男，江西泰和人，江苏大学汽车与交通工程学院讲师，博士，主要研究方向为汽车机电一体化、电液伺服控制。电话：１３２２５１１０５２９。Ｅ—ｍａｉｌ：ｃｈｅｎｑｚｌ９７３＠Ｂｉ胞ｃｏｌｎ。黼ｉ动统一＼驱系一＼下位机万方数据

光栅位移传感器在位置伺服系统中的应用及误差分析