Линейные системы измерения положения

Производственное оснащение предполагает использование разного типа технологического оборудования. Поэтому для контроля, управления и автоматизации рабочих процессов требуется оперативная информация не только о скорости или угловом перемещении, но и данные о линейном положении целевого объекта. В связи с этим наряду с поворотными датчиками и угловыми энкодерами применяются линейные системы измерения положения. 

Назначение и основные виды

Линейный энкодер представляет собой электромеханическое устройство, обеспечивающее получение данных о положении объекта относительно одной координаты. Выходные сигналы в аналоговом или цифровом формате поступают в систему управления станка (ЧПУ), контрольно-измерительных средств или на другое программируемое устройство. Основными компонентами датчика линейного перемещения являются считывающая головка и градуированная шкала, соединенные между собой. В общем случае точность линейного измерения определяется качеством:

• гравирования шкалы;
• процесса сканирования;
• электроники, обрабатывающей сигналы.

На основании принципа формирования выходного потока данных различают инкрементный и абсолютный линейный энкодер. Все они измеряют текущую позицию без какого-либо промежуточного механического устройства. В связи с тем, что энкодер установлен на направляющей, минимизируется риск возникновения ошибок из-за механики станка или другого технологического оборудования. Это обеспечивает поступление достоверных данных на устройство управления. Линейные системы абсолютного типа характеризуются высокоточным, быстрым цифровым измерением без необходимости выхода станка в исходное положение. При абсолютном измерении значение положения доступно с момента включения устройства.

Как правило, линейный энкодер имеет прочный алюминиевый профиль, обеспечивающий защиту градуированной стеклянной шкалы. Конструкция также включает резиновые уплотнительные ленты, препятствующие попаданию пыли и брызг при движении считывающей головки вдоль профиля. В целом линейный преобразователь представляет собой сбалансированную систему, способную фиксировать и передавать текущую позицию станка. При этом трение между головкой и шкалой минимально.

В зависимости от технологии измерения линейные преобразователи могут быть оптическими, магнитными, емкостными, индуктивными или вихретоковыми. Наиболее точным и часто используемым в промышленной автоматизации является оптический линейный энкодер. 

Инкрементальные линейные датчики 

Инкрементальные оптические линейные системы измерения предоставляют данные о текущем положении объекта относительно референтной точки или начала отсчета. Это обеспечивается путем генерирования импульсов с определенным периодом и их дальнейшей обработки. Формирование сигналов происходит посредством оптоэлектронного процесса, основанного на считывании стеклянной или стальной шкалы, на которой с определенным шагом нанесены линии. При этом реализуются разные принципы светового отображения. Так, при использовании стеклянной шкалы главными функциональными элементами являются:

• инфракрасный светодиод;
• градуированное стекло с нанесенной на нее гравировки и референтных маркеров;
• сетка;
• фотодиодный приемник.

Свет, излучаемый светодиодом, проходит через градуированную шкалу и сетку, прежде чем достигает фотодиодов приемника. Период генерируемых электрических сигналов соответствует шагу градуировки. В случае применения стальной ленты получают световое изображение при помощи рассеянного света, отраженного от металлической шкалы. Энкодер линейного перемещения генерирует первичные электрические сигналы, которые усиливаются электронной схемой, интегрированной в считывающую головку. Далее в зависимости от модели датчика они преобразуются в прямоугольные (TTL) или синусоидальные (1 Vpp) выходные сигналы.

Преобразователи линейного перемещения широко применяются для работы обычных станков, оборудования с ЧПУ (фрезерные, токарные, шлифовальные станки, обрабатывающие центры), а также линейных двигателей. 

Интернет-магазин fgrus.ru предлагает весь спектр сенсорной продукции разных торговых марок. В каталоге можно выбрать линейный магнитный энкодер, угловые и линейные оптические датчики, индуктивные преобразователи, а также другие измерительные устройства.