Подсистема обратной связи

Подсистема обратной связи призвана обеспечивать подсистему управления информацией о реальной позиции исполнительного органа станка и о скорости перемещения.

Рис. 2.10. Схема обратной связи на станке с ЧПУ

Они имеют внешние датчики для проверки необходимых параметров. Как правило, в станках с ЧПУ для определения положения и состояния исполнительных органов используются два типа датчиков:

линейные датчики положения и вращающиеся датчики положения.

Вращающийся датчик положения

Рис. 2.11. Вращающийся датчик положения

Датчик крепится на валу двигателя и позволяет определять его угловое положение. Этот датчик состоит из источника света, оптического датчика (приемника) и растрового диска с маленькими радиальными прорезями. Растровый диск укреплен на валу, источник света и оптический датчик находятся с разных сторон от диска.

Когда диск вращается, то лучи проходят сквозь его прорези и падают на оптический датчик. Оптический датчик работает как переключатель, который включается или выключается при попадании на него луча света. Это дает возможность определить относительное или абсолютное положение и направление вращения двигателя. Полученная информация отправляется в подсистему управления.

Все вращающиеся датчики имеют один существенный недостаток. Они устанавливаются непосредственно на валу двигателя, а не на исполнительном органе. Поэтому они не могут напрямую измерить его линейное положение.

Линейные датчики положения

Такие датчики используются практически во всех современных станках с ЧПУ для точного определения абсолютной или относительной позиции исполнительных органов.

Рис. 2.12. Линейный датчик положения

Датчики содержат два взаимосвязанных узла – растровую шкалу и считывающую головку. Растровая шкала (1), расположенная вдоль направляющих, представляет собой растровую линейку с маленькими прямоугольными прорезями. Считывающая головка, перемещающаяся вместе с исполнительным органом станка, состоит из осветителей (2), фотоприемников (3) и индикаторной пластины (4).

На индикаторной пластине также присутствуют два растровых участка со смещенным шагом для формирования двух сигналов. Когда считывающая головка перемещается вдоль растровой шкалы, то световые сигналы от осветителей проходят через индикаторную пластину, затем через шкалу и регистрируются фотоприемниками. Полученные сигналы дают возможность определить величину и направление перемещения.

Системе ЧПУ также необходима информация о скорости, ускорении и замедлении исполнительного органа станка. Расчет величины ускорения и замедления необходим для точного позиционирования, то есть для перемещения рабочего стола в требуемую позицию и точного останова. Рабочий стол заранее замедляет скорость перемещения, чтобы «не промахнуться» мимо заданной координаты.

Датчики состояния исполнительных органов

В станках имеются, также, другие датчики. Например, температурные датчики (термопары) применяют для определения температуры исполнительных органов, расчета температурного линейного расширения компонентов станка. Они используются, также, для контроля температуры масла и воздуха. Инфракрасные датчики используются в станочных системах автоматического измерения.