Kaj je dajalnik?
Dajalniki položaja se uporabljajo v najrazličnejših aplikacijah in panogah ter so povezani z različnimi tehničnimi koncepti in strokovnimi pojmi.
V članku so na preprost način predstavljeni dajalniki položaja: kaj so dajalniki, različne vrste dajalnikov, kako delujejo in kje se uporabljajo.
Kaj je dajalnik?
Dajalnik je elektromehanska naprava, ki pretvarja informacije iz enega formata ali kode v drugega. Dajalniki položaja, kot jih izdeluje Renishaw, pretvarjajo linearno ali vrtilno gibanje v električni signal, ki nosi informacije o položaju, hitrosti in smeri gibanja.
Dajalniki položaja lahko uporabljajo različne senzorske tehnologije: Podjetje Renishaw je specializirano za sisteme optičnih, induktivnih in laserskih dajalnikov. Renishawova povezana družba RLS je specializirana za magnetne dajalnike.
Kaj je optični dajalnik in kako deluje?
Optični dajalniki so naprave, ki z virom svetlobe in fotodetektorjem, ki se premika mimo črtic na skali, proizvajajo električni signal. Ta signal lahko prebere krmilna naprava (oz. krmilnik) pogonsko-pozicionirnega sistema. Renishaw ima več kot trideset let izkušenj pri projektiranju, izdelavi in zagotavljanju podpore za visokozmogljive optične dajalnike.
Optični dajalnik je sestavljen iz dveh komponent: skale in bralne glave.
1: Bralna glava 2: Trak
Skala dajalnika
Skale optičnih dajalnikov so označene z vzporednimi temnimi črticami, podobnimi oznakam na navadnem ravnilu. Te črtice, ki jih imenujemo tudi razdelba, 'bere' optični sistem v bralni glavi in ustvarja električne signale ali slike za nadaljnjo obdelavo. Z natančno postavitvijo črtic na materialu skale je dosežena ustrezna merilna zmogljivost sistema.
Skale optičnih dajalnikov so lahko različnih oblik, na primer upogljivi ali togi merilni trakovi, diski ali obroči. Različne oblike omogočajo merjenje in krmiljenje različnih vrst gibanja kot so linearni premiki, polni zasuki, zasuki znotraj omejenega krožnega segmenta ali kombinacije teh gibanj.
Skale optičnih dajalnikov morajo biti stabilne in robustne ter so običajno izdelane iz materialov kot sta nerjavno jeklo in steklo.
Bralna glava dajalnika
Bralna glava vsebuje optični sistem in elektroniko, ki generirata izhodni električni signal. Ta opisuje trenutni položaj in smer gibanja bralne glave glede na skalo.
Z obdelavo signalov in digitalno interpolacijo lahko optični dajalniki razločijo premike do ene milijardinke metra (1 nm).
En nanometer ustreza polmeru vijačnice DNK, širini dveh molekul glukoze ali valovni dolžini rentgenskega žarka.
Vrste optičnih dajalnikov
Odprti dajalniki
Odprti optični dajalnik ima skalo in bralno glavo, ki sta ločeni z majhno režo (ta ustrezna vozni višini), konfiguriran pa je za merjenje linearnih pomikov, kota/zasuka ali za aplikacije z delnim krožnim lokom. Prednosti brezkontaktne zasnove vključujejo odsotnost trenja, mehanske obrabe in histereze.
Zaprti dajalniki
Pri sistemih z zaprtimi dajalniki sta skala in bralna glava nameščeni v zatesnjenem ohišju, ki varuje dajalnik pred kontaminacijo s trdnimi delci in vdorom tekočin v težavnih okoljih. Zaprti dajalniki se tako običajno uporabljajo na obdelovalnih strojih, kjer sta pomembni visoka natančnost in odpornost proti kontaminaciji z odrezki in hladilno-mazalno tekočino.
Gibanje
Optični dajalniki lahko merijo gibanje v različnih oblikah, odvisno od vrste in strukture merjenega gibanja stroja.
Pomik
Dajalniki pomika javljajo položaj vzdolž premice in se uporabljajo na oseh X, Y ali Z, na primer pri kartezičnih koordinatnih merilnih strojih (KMS).
Rotacijski
Rotacijski dajalniki javljajo kotni položaj vrtečega se dela s pomočjo skale v obliki obroča ali diska. Ti dajalniki omogočajo krmiljenje rotacijskih gibanj, na primer pri vrtilnih mizah ali robotskih sklepih.
Delni krožni lok
Nekatere skale dajalnikov pomika so upogljive in jih je mogoče oviti okoli bobna, gredi ali ukrivljene površine stroja za krmiljenje rotacijskih gibanj, ki ne obsegajo enega polnega obrata.
Kakšne so razlike med absolutnimi in inkrementalnimi dajalniki?
Inkrementalni dajalniki lahko zaznavajo le relativne premike glede na svoj trenutni položaj ali znano referenčno točko – izhodni položajni signal se povečuje ali zmanjšuje (odvisno od smeri) po korakih, ko se bralna glava premika glede na skalo.
Absolutni dajalniki lahko dekodirajo svoj trenutni položaj takoj, torej brez potrebe po kakršnem koli premiku.
Glavna razlika v vedenju inkrementalnih in absolutnih dajalnikov je v odzivu na izgubo napajanja. Če izgubi električno napajanje absolutni dajalnik, lahko bralna glava po ponovni vzpostavitvi napajanja vedno pravilno javi trenutni položaj, tudi če se je med izpadom napajanja premaknila. Inkrementalni dajalniki nasprotno med prekinitvijo električnega napajanja izgubijo informacijo o položaju, ob ponovni vzpostavitvi napajanja pa se morajo najprej premakniti v svoj izhodiščni položaj.
Naslednja pomembna razlika je povezana s komunikacijo: absolutni dajalniki imajo dvosmerno serijsko komunikacijo med krmilnikom in bralno glavo, medtem ko je komunikacija med bralno glavo in krmilnikom pri inkrementalnih dajalnikih enosmerna v obliki analognih ali digitalnih signalov.
Inkrementalni položaj
Črtice na inkrementalni skali so razporejene v preprostem vzorcu in z enakomernim razmikom, kakor ravnilo brez številk. Med zagonom se določi izhodiščni položaj z branjem referenčne oznake, ki je vdelana v inkrementalni skali. Referenca je ena sama fiksna točka kjerkoli vzdolž merilne osi, ki se uporablja kot referenčna točka stroja in se včasih imenuje tudi 'izhodiščni' položaj. Vse informacije o položaju so podane relativne glede na to izhodišče.
Inkrementalni dajalniki običajno izdajajo svoj položaj v obliki dveh analognih valovnih oblik, ki sta med seboj zamaknjeni za 90 stopinj, kot sinusni in kosinusni val, ali kot dva digitalna signala, zamaknjena za 90 stopinj, kar imenujemo kvadratura. Ti signali se interpretirajo v krmilniku za izračun velikosti in smeri premika vzdolž skale dajalnika.
Skalo inkrementalnega dajalnika je mogoče izdelati v veliki dolžini za večje sisteme ali jo odrezati na poljubno dolžino osi.
1: Smer padajočega štetja, 2: Izhodiščni položaj, 3: Referenčna oznaka, 4: Položaj krmilnika = število korakov od izhodišča, 5: Smer naraščajočega štetja, 6: Sprememba inkrementalnega števca
Absolutni položaj
Pri sistemih absolutnih dajalnikov so specifične informacije o položaju kodirane na vseh odsekih skale, kakor pri ravnilu s številkami. Specifični položaji so opredeljeni z nizi vzporednih črtic, pri čemer nekatere črtice manjkajo, podobno kot pri črtni kodi. Neponavljajoči se vzorec omogoča bralni glavi, da najde svoj položaj takoj ob zagonu.
Krmilnik občasno zahteva položaj od bralne glave, ki nato posname skalo, dekodira sliko v določen položaj in tega nato prek serijskega komunikacijskega protokola posreduje v krmilnik.
Na voljo je vrsta standardnih komunikacijskih protokolov, ki so pogosto povezani z določenimi proizvajalci krmilnikov za stroje.
Pri absolutnih skalah se za določanje položaja uporabljajo kratki in edinstveni vzorci ("besede"), sestavljeni iz črtic in presledkov. Te besede imajo končno število možnih razporeditev, zato so skale absolutnih dajalnikov omejene z največjo merilno dolžino. V primeru absolutnih dajalnikov RESOLUTE™ iz Renishawa znaša ta največja merilna dolžina 21 metrov.
1: Smer padajočega položaja, 2: Izhodiščni položaj, 3: Položaj krmilnika = položaj bralne glave - numerični zamik, 4: Smer naraščajočega položaja, 5: Absolutni položaj, 6: Numerični zamik izhodiščnega položaja, 7: Položaj 'Nič'
Kje se uporabljajo inkrementalni dajalniki?
Inkrementalni dajalniki se uporabljajo v najrazličnejših aplikacijah pogonsko-pozicionirnih sistemov, kot so avtomatizacija tovarn, koordinatni merilni stroji (KMS) in oprema za proizvodnjo polprevodnikov. Inkrementalni dajalniki omogočajo natančno merjenje položaja z visoko ločljivostjo in visokimi hitrostmi delovanja.
Kje se uporabljajo absolutni dajalniki?
Absolutni dajalniki so primerni za stroje, ki morajo ohraniti podatek o položaju osi pred izklopom. Aplikacije vključujejo kirurške robote in stroje, kjer niso zaželeni cikli za iskanje referenčnih oznak.
Kje se uporabljajo optični dajalniki?
Optični dajalniki so vsestranske naprave za merjenje položaja, ki se uporabljajo v najrazličnejših aplikacijah merjenja in krmiljenja linearnih oz. rotacijskih gibanj.
Prisotni so v številnih panogah in aplikacijah kot so merilna tehnika, proizvodnja polprevodnikov, robotika, avtomatizacija, obdelovalni stroji in znanstvene raziskave.
Kaj je induktivni dajalnik?
Induktivni absolutni dajalnik je senzor položaja, ki uporablja elektromagnetno indukcijo za meritve položaja ali gibanja osi.
Induktivni dajalniki so robustni, odporni proti kontaminaciji, imuni na zunanja magnetna polja in imajo dobro točnost.
Med aplikacijami so stabilizatorji (gimbali), medicinske naprave, splošna avtomatizacija, brezpilotna letala, roboti in servomotorji.
Za več informacij obiščite spletno stran o induktivnih dajalnikih Renishaw.
Kaj je magnetni dajalnik?
Magnetni dajalniki uporabljajo namagneteno skalo z nizom izmenjujočih se magnetnih polov. Premike vzdolž skale določa bralna glava s senzorjem, ki zaznava spremembe magnetnega polja med premikanjem bralne glave in jih pretvori v električni signal.
Magnetni dajalniki se pogosto uporabljajo v robotiki (na primer v avtomatsko vodenih vozilih) in tiskarstvu.
Če želite izvedeti več o sistemih magnetnih dajalnikov, obiščite spletno stran RLS.
Kaj je laserski dajalnik?
Sistemi laserskih dajalnikov uporabljajo kot merilno enoto valovno dolžino laserske svetlobe tako, da zaznavajo razliko v dolžini poti med fiksno referenčno potjo in spremenljivo merilno potjo. Laserski dajalniki omogočajo merjenje položaja z visoko točnostjo in fino ločljivostjo.
Laserski dajalniki se pogosto uporabljajo v letalski in pomorski industriji ter v drugih specialnih aplikacijah.
Za več informacij si oglejte spletne strani o laserskih dajalnikih Renishaw.
Oglejte si naš spletni seminar na zahtevo
V uvodnem spletnem seminarju vam bomo na preprost način predstavili, kaj počnejo dajalniki.
Pojasnjena je vloga skale in bralne glave, različne vrste razpoložljivih dajalnikov, kako delujejo in kje se uporabljajo.
Registrirajte se za ogled na zahtevo.
Povežite se z našimi komercialisti
Stopite v stik z lokalnim zastopništvom za več informacij in pogovor s strokovnjakom.