位置检测装置的故障诊断

5.4.3　位置检测装置的故障诊断

（1）输出信号

增量式旋转测量装置或直线测量装置的输出信号有两种形式：一是电压或电流正弦信号，其中EXE为脉冲整形插值器；二是TTL电平信号。机床在运动过程中，从扫描单元输出三组信号：两组增量信号由四个光电池产生，把两个相差180度的光电池接在一起，它们的推挽就形成了相位差90度、幅值为11μA左右的I_e1和I_e1两组近似正弦波，一组基准信号也由两个相差180度的光电池接成推挽形式，输出为一尖峰信号I_e0，其有效分量约为5.5uA，此信号只有经过基准标志时才产生。所谓基准标志，是在光栅尺身外壳上装有一块磁铁，在扫描单元上装有一只干簧管，在接近磁铁时，干簧管接通，基准信号才能输出。

两组增量信号I_e1、I_e1经传输电缆和插接件进入EXE，经放大、整形后，输出两路相位差90度的方波信号U_a1、U_a2及参考信号U_a0，这些信号经适当组合处理，即可在一个信号周期内产生五个脉冲，即5倍频处理，经连接器送至CNC位控模块。

（2）EXE信号处理

脉冲整形插值器（EXE）的作用是将光栅尺或编码器输出的增量信号Ie1、Iel和Ie0进行放大、整形、倍频和报警处理，输出至CNC进行位置控制。EXE由基本电路和细分电路组成。

基本电路印制线路板内含通道放大器、整形电路、驱动和报警电路等，细分电路作为一种任选功能单独制成一块线路板，两板之间通过J3连接器连接。

①通道放大器。当光栅检测产生正弦波电流信号I_e1、I_e1和I_e0后，经通道放大器，输出一定幅值的正弦电流电压。

②整形电路。在对I_e1、I_e1和I_e0放大的基础上，经整形电路转换成与之相对应的三路方波信号U_a1、U_a2及U_a0，其TTL高电平大于或等于2.5V，低电平小于或等于0.5V。

③报警电路。当光栅由于输入电缆断裂、光栅污染或灯泡损坏等原因，造成通道放大器输出信号为零，这时报警信号经驱动电路驱动后，由连接器J2输出至CNC系统。

④细分电路。某些精度很高的数控机床，仅靠光栅尺本身的精度不能满足要求，如数控磨床的位置控制中，要求位置测量有较高的分辨率，为此，必须采用细分电路来提高分辨率，以适应高精度机床的需求。基本电路通道放大器的输出信号经连接器J3接入细分电路，经细分电路处理后，又通过连接器J3输出在一个周期内两路相位差90度，占空比为1∶1的五细分方波信号。这两路方波信号经基本电路中的驱动电路驱动后，即为对应的U_a1和U_a2通道信号，由连接器J2输出至CNC系统。

另外，同步电路的目的是为了获得与U_a1和U_a2两路方波信号前、后沿精确对应的方波参考脉冲。

（3）故障诊断

当出现位置环开环报警时，将J2连接器脱开，在CNC系统的一侧，把J2连接器上的+5V线同报警线ALM连在一起，合上数控系统电源，根据报警是否再现，便可迅速判断出故障的部位是在测量装置还是在CNC系统的接口板上。若问题出现在测量装置，则可测J1连接器上有无信号输入，这样便可将故障定位在光栅尺或EXE脉冲整形电路上。