senzori de deplasare

Departamentul de Inginerie Electronică și Tehnologie

Unul dintre noduri, determinarea preciziei fiecărui sistem de poziționare sunt senzorii de deplasare. Senzori concepute pentru a converti mișcările cantitate de deplasare liniară a arborelui șurubului sau unghiul rulajului în one fierbinte: secvență simplă de amplitudine egală și durata de impulsuri electrice al căror număr este direct proporțional cu cantitatea de deplasare unghiulară sau liniară.

Pentru a converti o valoare care variază în mod continuu impulsuri electrice discrete sunt aplicate senzori inductivi pe scară largă și optice.

Conducerea senzor inductiv prezentat în figura 1.

Figura 1 - Schema senzorului inductiv.

Pe porțiunea mobilă a mașinii este setat grebla subțire material magnetic moale. Proeminențele rack-1 modulează rezistența magnetică a diferenței de lucru atunci când se deplasează. Magnetic în formă de W miez 2 are două înfășurări conectate să se opună reciproc și alimentate de la un transformator Tr. Diagonala podului inclus dispozitiv de măsurare inductiv. În poziția de mijloc a podului de măsurare este echilibrat și unitatea de mână 3 va sta la zero. O ușoară dezechilibru duce la o deviere a indicatorului instrumentului. Senzor de bun configurat detectează mișcarea

2 microni. Pentru circuite discrete digitale necesare pentru convertor analog (DAC).

Pe axul este discul cu un număr mare de fante (100 până la 800). Lumina de la lampă printr-o lentilă cilindrică cu un fascicul îngust direcționat spre disc, și un fotodetector (fotodiodă). La pasul leadscrew 2 mm, iar numărul de sloturi pe disc 400 al fiecărui impuls electric va fi 5. discretă

Puteți seta discul de numărare nu este pe șurub de plumb, iar arborele asociat de mare viteză. Dar acest lucru va reduce precizia de lectură din cauza erorilor de transmisie.

codificatoare de precizie liniare sunt bazate pe o scara raster, a rețelelor de difracție cu laser metrologie și interferometre. Primele două tipuri de DLP se bazează pe același principiu de control al mișcării. Ei au o scară de lungă ca linii aplicate periodic și la o scurtă scară țintă cu aceeași perioadă sau multiplii accidente vasculare cerebrale și găuri. În cazul în care dispunerea spațială de lovituri pe frecvență scalează nu mai mult de 50-100 mm -1. ele sunt numite scale raster, iar dacă este mai mare de 100 mm -1 - grilaj metrologic (sau grătare). Deoarece mișcările discrete adesea mai puțin de 1 micron, frecvența aparent mai mare decât cursa, cu atât mai ușor schema de proiectare pentru formarea impulsuri electrice. Cu toate acestea, simpla înlocuire a grilaje la scară raster dificil următoare apar astfel de efecte care fac birefrigență sensibile la modificarea distanței între măsură și lungimea de undă la scară reticul etc. Sistemele bazate pe grătare pe scară raster sunt două soiuri -. Sisteme Acumulând și sisteme care utilizează efectul de moar picturi.

Sistemele Acumulând folosesc sistemul reflectă sau transmite Grile optice. Structura birefringență optic cu un grilaj de reflexie este ilustrat în Fig.2. cap de scanare Iris cuprinde 4 sloturi. Fantele sunt aranjate astfel încât semnalele de ieșire ale fotoreceptori sunt deplasate printr-o perioadă sfert de grilajul de măsurare. Deoarece semnalele datorate deplasării fantelor sunt deplasate în fază și semnale quasisinusoidal fotodetectori. Rezoluția acestor sisteme este de 0,5 microni, care, cu o eroare totală de microni deplasare mai mică de 1 pentru măsurători în intervalul de 1-2 cm.

Dezavantajul: necesită paralelismul strictă a liniilor și zgârieturi gama de motoare. Al doilea sistem foloseste o metoda moaraj grilaj.

moire - un sistem de zone întunecate formate după aplicarea a două highlighting identice și relativ ușor angular deplasate reciproc grilaje.

Figura 2 - mișcări DLP cu un grilaj reflectorizant.

1 - sursa de lumină 2 - lentila de condensare 3 - scala de oțel cu zăbrele 4 - diafragmă 5 - fotodetector.

Prin mutarea gratarului una în raport cu o altă zonă (întunecat și luminos) sunt deplasate una în raport cu cealaltă în sus și în jos cu o distanță l. P - pas cu zăbrele, # 952; - unghiul de înclinare.

Principalele avantaje ale procesului: (optica reflectorizante)

1. Modelul moire este independent de lungimea de undă a luminii într-un interval de lungime de undă relativ larg. Acest lucru permite utilizarea ca sursă de lumină lămpile convenționale incandescente miniaturale.

2. păstrat moar contrast ridicat, cu un nivel relativ mare (până la zece mm) decalaje între grătarele.

3. pas moar poate corespunde cantității de mișcare este de câteva ori mai mică decât distanța dintre accidente vasculare cerebrale Grile.

moar este format pe grilajul transparent de ieșire. Perioada liniară a lățimii moar este egală cu:

în care, d1 - transparent constantă răzuirea, # 952; - unghiul de lovituri de rotație.

Figura 3 - Schema franjele moire.

In birefringență, acest unghi este de aproximativ 10 -4. astfel încât deplasarea grilaj este de 1 mm de deplasare corespunde cu moar de 10 mm, care este ușor fotodetector fix.

De obicei, doar două fotodetectori. Când mutați semnalele sunt generate în ele:

în cazul în care k1. k2 - sensibilitatea fotodetector, E0 - nivelul componentei constantă și o componentă de amplitudine luminanță variabilă a moar, X - cantitatea de deplasare,

- perioadă prețul de moar.

d2 - zăbrele reflectorizante constant, qi - ordinea vârfului de difracție.

Deoarece două maxime de reflexie la isoscel risc de 80% energie reflectorizant, atunci q = 2, # 949; = D2 / 4.

La determinarea poziției cu o precizie de ± # 949; dificultăți de interpolare apărea din cauza oscilațiilor E0 iluminrii constant. care depinde de mai mulți factori, inclusiv de fluctuațiile de luminozitate ale sursei de lumină, prin varierea reflectivitatea grătarele, etc.

De aceea, uneori DLP fotodetectori dispuse de-a lungul modelului moire aplicat, cu o deplasare a unei perioade trimestru și două semnale sunt formate, fiecare dintre care reprezintă diferența dintre semnalele de doi fotodetectori spațiate semiperioada de moar.

Dorința de a îmbunătăți precizia sistemelor de poziționare, pentru a elimina dependența parametrilor de precizia ghidajelor și uzura lor în timpul operațiunii a dus la crearea unui nou tip de sisteme de poziționare, cu interferometre cu laser.

Explicati calitativ, fără a recurge la formule, cum interferometrului cu laser.

Figura 4 - Schema optică a interferometrului laser.

1 - laser 2 - oglindă semitransparentă 3 - fix reflectând oglindă 4 - reflector montat pe piesele mobile, 5 - fotodetector 6 - dispozitivul electronic de prelucrare a datelor.

Ray de putere redusă cu laser cu heliu-neon este scindată de o oglindă semitransparentă în două grinzi - de referință și de măsurare. O cale optică fascicul de referință se extinde de oglinda 2 și oglinda 3 și mai departe la fotodetector 5. Raza de măsurare la reflector este montat pe părțile mobile, și apoi se întoarce și intră în fotodetector. Ca urmare, cele două grinzi întâlni și interveni în fotodetector. Fotodetector a înregistrat o intensitate a luminii depinde de diferența dintre lungimea drumului optic de ambele grinzi.

Să presupunem că la un moment dat în timp, atât lumina și măsurarea de referință, ne-am întâlnit în aceeași fază. Deci, în acest moment un fotodetector înregistrează intensitatea maximă a luminii. Dar, dacă elementul cu reflector 4, începe să se miște, lungimea căii de măsurare L și este, de asemenea, începe să se schimbe. de îndată ce # 916; l schimbat la jumătate din lungimea de undă a luminii generate de fascicule laser în adăugarea fotodetector va fi în antifază și fotodetector înregistrează minim radiația - „întuneric“. Mai multe despre schimbările de lungime de undă volovinu calea fasciculului de măsurare și o lumină fotodetector din nou, următoarea jumătate de lungime de undă - din nou întuneric. Etc. - lumină-întuneric, lumină-întuneric.

Astfel, atunci când schimbă # 916; l pe # 955; / 2, intensitatea luminii la schimbarile fotodetector de la mare la mic sau invers. În cazul în care schimbarea este de N ori în timp ce se deplasează reflector, aceasta înseamnă că o parte (șubler) sa mutat la o distanță # 955; N / 2. Contorizează numărul N al dispozitivului electronic 6. Astfel, părțile în mișcare sunt măsurate în lungimi de undă.

Cu interferometru cu laser măsoară deplasarea CICM sutimi până la câteva zeci de metri.

În practică, interferometrul cu laser lucrează de obicei la pachet cu mașină controler de software. Prin urmare, simultan cu mișcarea de control se efectuează în mod automat le corecta.

1 - un cap de lucru (tub); 2, 3 - un transport; 4 - o oglindă; 6 - capete de măsurare; 7 - separator; 8 - cu laser; 9 - prismă.

Figura 5 - Diagrama de coordonate masa cu un interferometru cu laser.

Figura 5 prezintă o diagramă a unui sistem de coordonate tabel cu laser interferometer. În acest tabel cu două oglinzi interperpendicular este un braț mobil al interferometrului montat pe afetul superior. Pe tubul cu capul de lucru are două oglinzi fixe sau interferometre.

Astfel, interferometre deplasare reciprocă numărate transport biaxial superioară în raport cu sistemul de coordonate fix. Oglinzile pot fi realizate cu o planeitate suficient de mare, stivuire de zeci de microni. În timpul operațiunii, ei nu se învechesc, astfel încât acuratețea inerentă în ele sunt stocate pentru o lungă perioadă de timp. Pentru a se asigura oglinzi reciproc perpendiculare, cu o precizie a tehnicilor optice speciale utilizate parts arcsecunde. Precizia tabelului de coordonate într-o mare măsură, depinde de acuratețea interferometrului. Precizia cadrului de deplasare este afectată de doi factori - instabilitatea de frecvență a radiației laser și schimbarea lungimii de undă a fluctuațiilor de temperatură a mediului ambiant, presiunea, umiditatea. Problema stabilizării frecvenței laser este acum aproape rezolvată mai mult posibil pentru a corecta erorile datorate informațiilor de la senzorii de temperatură, presiune și umiditate de un computer.