Mi az az útmérő?
Az útmérők számos alkalmazásban és iparágban megtalálhatók, valamint számos műszaki koncepcióval és szakkifejezéssel rendelkeznek.
Jelen cikk célja, hogy egyszerű szavakkal elmagyarázza az útmérők működését: bemutatja, mi az az útmérő, milyen típusú útmérők léteznek, hogyan működnek és hol használják őket.
Mi az az útmérő?
Az útmérő egy elektromechanikai eszköz, amely az információt egyik formátumból vagy kódból egy másik formátumba vagy kódba alakítja át. Az útmérők, mint például a Renishaw ilyen termékei, az egyenes vonalú vagy forgó mozgást olyan elektromos jellé alakítják, amely információt szolgáltat az általuk felügyelt mozgó tárgy helyzetéről, sebességéről és mozgásának irányáról.
Az útmérők számos különböző érzékelési technológiát alkalmazhatnak: A Renishaw optikai, induktív és lézeres útmérő rendszerekre specializálódott. Az RLS, a Renishaw társult vállalata, mágneses útmérőkre szakosodott.
Mi az az optikai útmérő és hogyan működik?
Az optikai útmérők olyan eszközök, amelyek a skálajelölések mentén mozgó fényforrást és fényérzékelőt használnak, hogy elektromos jelet állítsanak elő. Ezt a jelet egy mozgásvezérlő rendszerben található vezérlőeszköz (vagy vezérlő) olvassa le. A Renishaw több mint harminc éves tapasztalattal rendelkezik a nagy teljesítményű optikai útmérők tervezése, gyártása és támogatása terén.
Az optikai útmérő két részegységből áll: a skálából és az olvasófejből.
1: Olvasófej 2: Skála
Az útmérőskála
Az optikai útmérő skáláit párhuzamos sötét vonalak jelölik, hasonlóan a hagyományos vonalzó jelöléseihez. Ezeket a vonalakat, amelyeket gyakran osztásnak neveznek, az olvasófej belsejében található optikai rendszer „leolvassa”, hogy elektromos jeleket vagy képeket hozzon létre a további feldolgozáshoz. A vonalak pontosan vannak elhelyezve a skála anyagán, hogy biztosítsák a rendszer megfelelő mérési teljesítményét.
Az optikai útmérő skálák számos formában léteznek, például rugalmas lineáris, merev lineáris, tárcsák és gyűrűk. Ezek a különböző formák lehetővé teszik különböző típusú mozgások, például lineáris, teljes körív, részleges körív vagy ezek kombinációjának mérését és vezérlését.
Az optikai útmérő skáláknak stabilnak és robusztusnak kell lenniük, és általában rozsdamentes acélból vagy üvegből készülnek.
Az útmérő olvasófeje
Az olvasófej egy optikai rendszert és elektronikát tartalmaz, amely olyan elektromos kimeneti jelet generál, amely leírja az olvasófej skálához viszonyított helyzetét és mozgásának irányát.
A jelek feldolgozása és a digitális interpoláció segítségével az optikai útmérők képesek a mozgás egymilliárdod méter (1 nm) pontosságú felbontására.
A nanométer a DNS-spirál sugara, két glükózmolekula szélessége vagy egy röntgensugár hullámhossza.
Az optikai útmérők típusai
Nyitott útmérők
A nyitott optikai útmérő egy skálával és egy olvasófejjel rendelkezik, amelyek között egy szabad magasságnak is nevezett kis rés található, és lineáris, forgó vagy részleges köríves mozgás mérésére van konfigurálva. Érintésmentes kialakítása előnyös, mivel nincs súrlódás, mechanikai kopás vagy hiszterézis.
Tokozott útmérők
A tokozott útmérő rendszerekben a skála és az olvasófej egy zárt burkolatba van szerelve, amely megvédi az útmérőt a szilárd szennyeződésektől és a folyadékok behatolásától zord környezeti feltételek között. Például a tokozott útmérők általában szerszámgépeken használatosak, ahol fontos a nagy pontosság, valamint a megmunkálási hulladékok és hűtőfolyadékok okozta szennyeződésekkel szembeni ellenállás.
Mozgás
Az optikai útmérők a mérendő gépmozgás típusától és szerkezetétől függően különböző formákban képesek mérni a mozgást.
Lineáris
A lineáris útmérők egyenes vonal mentén jelzik a pozíciót, és X, Y vagy Z tengelyekhez használják őket, például egy koordináta-mérőgépben (CMM).
Forgó
A forgó útmérők egy gyűrű vagy korong alakú skála segítségével jelzik a forgó alkatrész szöghelyzetét. Ezek az útmérők lehetővé teszik a forgómozgás vezérlését, például egy forgóasztalon vagy egy robot csuklóiban.
Részleges körív
Egyes lineáris útmérő skálák rugalmasak és egy dob, tengely vagy egy gép ívelt felületére tekerhetők, hogy egy teljes fordulatnál kisebb forgómozgás vezérlését lehetővé tegyék.
Miben különböznek az abszolút és az inkrementális útmérők?
Az inkrementális útmérők csak a jelenlegi pozíciójukhoz vagy egy ismert referenciaelemhez viszonyított mozgást képesek érzékelni – a kimeneti pozíciójel (az iránytól függően) egyel növeli vagy csökkenti a pozíciót, ahogy az olvasófej a skálához viszonyítva mozog.
Az abszolút útmérők azonnal dekódolják az aktuális pozíciót, anélkül, hogy bármilyen mozgásra lenne szükség.
Az inkrementális és az abszolút útmérők viselkedésének egyik legfontosabb különbsége az, hogy hogyan reagálnak az áramkimaradásra. Ha egy abszolút útmérő áramellátása megszakad, az olvasófej az áramellátás helyreállítása után is képes lesz pontosan jelezni az aktuális helyzetét, még akkor is, ha az áramszünet alatt elmozdult. Az inkrementális útmérők áramkimaradás esetén elveszítik pozícióadataikat, ezért az áramellátás helyreállítása után újra meg kell határozni a referenciahelyzetüket.
Egy másik fontos különbség a kommunikációhoz kötődik: az abszolút útmérők kétirányú soros kommunikációt biztosítanak a vezérlő és az olvasófej között, míg az inkrementális útmérők egyirányú kommunikációt biztosítanak analóg vagy digitális jelek segítségével az olvasófej és a vezérlő között.
Inkrementális pozíció
Az inkrementális skálán lévő vonalak egyszerű, egyenletes távolságú párhuzamos mintázatban vannak elrendezve, mint egy számok nélküli vonalzó. Az indítási eljárás során a referenciahelyzetet az inkrementális skálába ágyazott referenciajel leolvasásával érzékeli a rendszer. A referenciajel egy fix pont a mérési tengely mentén, amelyet a gép referenciapontjaként használnak, és amelyet néha „alap” pozíciónak is neveznek. Minden pozícióinformáció ehhez a referenciaponthoz viszonyított.
Az inkrementális útmérő általában két, egymással 90 fokos fáziskülönbséggel rendelkező analóg hullámforma formájában szolgáltatja a pozícióinformációt, például szinusz- és koszinuszhullámként, vagy két, egymástól 90 fokkal eltérő digitális jel formájában, amit kvadratúrának neveznek. Ezeket a jeleket a vezérlő értelmezi, hogy kiszámítsa a mozgás nagyságát és irányát az útmérőskála mentén.
Az inkrementális útmérő skála nagy méretű telepítésekhez nagy hosszúságban gyártható, vagy bármilyen tengelyhosszúsághoz méretre vágható.
1: A számlálás csökkenő iránya, 2: Referenciapozíció, 3: Referenciajel, 4: Vezérlő pozíció = a referenciától számított jelek száma, 5: A számlálás növekvő iránya, 6: Inkrementális számlálás változása
Abszolút pozíció
Egy abszolút útmérő rendszerben a skála minden szakaszában kódolva vannak a konkrét pozícióadatok, mint egy számokkal ellátott vonalzón. Ezeket az adott pozíciókat párhuzamos vonalak halmaza határozza meg, amelyek közül néhány hiányzik, hasonlóan egy vonalkódhoz. Ez az ismétlődések nélküli minta lehetővé teszi, hogy az olvasófej az indítás után azonnal megtalálja a pozícióját.
A vezérlő rendszeresen kér pozícióinformációkat az olvasófejtől, ami ezt követően pillanatképet készít a skáláról, és dekódolja a képet egy adott pozícióra, amelyet aztán soros kommunikációs protokollon keresztül elküld a vezérlőnek.
Számos ipari szabvány szerinti kommunikációs protokoll áll rendelkezésre, amelyek gyakran konkrét gépvezérlő gyártókhoz kapcsolódnak.
Az abszolút skálák rövid, egyedi vonalakból és szóközökből álló mintákra (vagy szavakra) támaszkodnak a pozíció azonosításához. Mivel ezeknek a szavaknak véges számú lehetséges elrendezése van, az abszolút útmérők skálájának maximalizált a mérési hossza. A Renishaw RESOLUTE™ abszolút útmérőrendszere esetében ez a maximális mérési hossz 21 méter.
1: A csökkenő pozíció iránya, 2: Referenciapozíció, 3: Vezérlő pozíció = olvasófej pozíciója – számszerű eltolás, 4: A növekvő pozíció iránya, 5: Abszolút pozíció, 6: A referenciapozíció számszerű eltolása, 7: „Nulla” pozíció
Hol használják az inkrementális útmérőket?
Az inkrementális útmérők széles körben használatosak a mozgásvezérlés területén, például gyári automatizálásban, koordináta-mérőgépeken (CMM) és félvezetőgyártó berendezésekben. Az inkrementális útmérők pontos pozíciómérést tesznek lehetővé finom felbontás és nagy szkennelési sebesség mellett.
Hol használják az abszolút útmérőket?
Az abszolút útmérők kiválóan alkalmasak olyan gépekhez, amelyeknél a tápellátás kikapcsolása után is meg kell őrizni a pozícióinformációkat. Az ilyen alkalmazások közé tartoznak a sebészeti robotok és az olyan gépek, amelyeknél nem kívánatos a rögzített referenciapontra való visszatérés.
Hol használják az optikai útmérőket?
Az optikai útmérők sokoldalú pozíciómérő eszközök, amelyeket számos alkalmazásban használnak lineáris vagy forgó mozgások mérésére és vezérlésére.
Számos iparágban és alkalmazásban használják őket, például a méréstechnikában, a félvezetőgyártásban, a robotikában, az automatizálásban, a szerszámgépek gyártásában és a tudományos kutatásban.
Mi az az induktív útmérő?
Az induktív abszolút útmérő olyan típusú helyzetérzékelő, amely elektromágneses indukciót használ egy tengely helyzetének vagy mozgásának méréséhez.
Az induktív útmérők robusztusak, ellenállóak a szennyeződésekkel és a külső mágneses mezőkkel szemben, valamint jó pontosságot kínálnak.
Az alkalmazások közé tartoznak a csuklók, orvosi eszközök, általános automatizálás, UAV-k, robotok és szervomotorok.
Ha többet szeretne megtudni, látogasson el a Renishaw induktív útmérők weboldalra.
Mi az a mágneses útmérő?
A mágneses útmérő rendszerek mágnesezett skálát használnak, amelyen váltakozó mágneses pólusok sorozata található. A skála mentén történő mozgást egy olvasófej határozza meg, amely tartalmaz egy érzékelőt, ami érzékeli a mágneses mező változását az olvasófej mozgása közben, és ezt a változást elektromos jellé alakítja.
A mágneses útmérőket gyakran használják a robotikában (például önvezető járművekben) és nyomtatási alkalmazásokban.
A mágneses kódoló rendszerekről további információkat az RLS weboldalon talál.
Mi az a lézeres útmérő?
A lézeres útmérő rendszerek a lézerfény hullámhosszát használják mérési egységként, azáltal, hogy érzékelik a rögzített referenciaút és a változó mérési út közötti úthossz különbségét. A lézeres útmérők nagy pontosságú pozíciómérést biztosítanak finom felbontással.
A lézeres útmérőket gyakran használják a repülőgépiparban és a hajógyártásban, valamint más speciális alkalmazásokban.
Ha többet szeretne megtudni, látogasson el a Renishaw lézeres útmérők weboldalakra.
Tekintse meg webináriumainkat, amikor csak szeretné
Az útmérő rendszerek bemutatása című webinárium egyszerű szavakkal igyekszik ismertetni, hogy mit is csinál egy útmérő.
Ismerteti a skála és az olvasófej szerepét, a rendelkezésre álló különböző típusú útmérők működését és alkalmazási területeit.
Regisztráljon, és tekintse meg, amikor csak szeretné.
Vegye fel még ma a kapcsolatot értékesítési csapatunkkal
Vegye fel a kapcsolatot a helyi irodával a további információkért, és hogy beszélhessen egy szakértővel.