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先进测量技术为机床工具行业注入新动力

编者语： 新产品和新技术的持续注入，推动机床向高速、高精、高表面品质和高稳定性的方向迈进。本次特辑聚焦测量领域的全新动态，分为两个版块展开：专家讲坛和测量系统产品集锦。开篇的专家文章概述了针对直接驱动系统的测量技术，并重点关注到在高档数控机床中应用颇广的机床位置测量核心元件，如直线光栅尺和角度编码器等。随後的产品集锦版块中，推出数款当前工业测量领域的精品，以及它们面向现代制造业所提供的金属加工解决方案。

针对直接驱动系统的测量技术

随着代机床向高速、高精、高表面品质和高稳定性的方向发展，直接驱动技术的应用日益扩增。直接驱动系统的优势，只有在控制系统、电机和测量系统相互协调和配合之下才能得以充分发挥，测量系统对于体现直接驱动系统性能而言至关重要。基于光电式单场扫描技术的直线光栅尺/角度编码器具有高精度、高分辨率和细分误差小的优势，非常适合直接驱动应用。

从控制理论方面看，由于半死循环机床控制系统无法克服机床传动机构产生的传动误差、高速往复运动时传动机构的热变形误差和磨损，全死循环作为可以消除传动误差的控制理论已越来越多地应用到现代机床控制中。驱动技术方面，因直接驱动与传统驱动相比具有高精度、高动态特性、低摩擦、维护简单和高效率等特点，在机床行业获得广泛应用。测量技术方面，由于绝对式编码和界面技术、光电式单场扫描技术等的应用，测量反馈组件的精度、分辨率和安全性有了很大提高。

数控机床的效率提高有赖3、具有多重保护装置于控制系统、电机、机械部件和测量系统等的相互协调与配合。正确选择测量系统，对于机床的性能特别是直接驱动系统具有重要作用。直接驱动系统效率的表现在很大程度上取决于位置测量组件的选择，对测量组件有极高要求：①高的测量精曾服务是我们给与客户的附加值度；②小的细分控制方式：M:微电脑控制C:计算机全自动控制动力系统：A:台湾专业AC马达S:日本松下交换伺服马达速度控制：5⑴00mm/min 分段控制误差；③高的分辨率；④无干扰。

直接驱动技术

直接驱动的最大优势在于其驱动组件（直线电机或力矩电机）和被驱动组件（工作台或转台）之间没有其它传动部件，连接刚性高，因此直接驱动系统的控制环系统增益可远远大于传统驱动系统。高增益有其优点，但同时也增加了对测量组件输出信号品质的要求，于直线电机而言为直线光栅尺，于力矩电机而言则为角度编码器。

图1 直接驱动系统全死循环控制

直接驱动系统没有专用于速度电子拉力实验机位置究其根本可能出现的问题到底有哪些？控制环的旋转编码器，其位置控制环和速度测量环共享同一测量组件（见图1）。速度控制环需要有很小的信号周期，由此，测量组件的分辨率需要足够高，从而保证机床低速运行时也能进行精确的速度控制。

图2 直线电机和力矩电机（示意图）

直接驱动用直线光栅尺/角度编码器

直线光栅尺或角度编码器的光栅刻线采用光刻工艺刻制在玻璃或钢带基体上，这种刻线栅距极小且边沿清晰、均匀。配合非接触的光电式单场扫描技术和优质的信号处理电路，直线光栅尺和角度编码器可为直接驱动系统提供高精度、高分辨率和小细分误差的高品质信号，对污染相对不敏感（压题图中，红色区域为污染），最终保证驱动系统的位置测量精度、速度稳定性和较为恒定的温度，确保系统的平稳运行。