หลักการวัดระยะ

3.1.1 การจำแนกประเภทระบบวัดระยะ

ประเภทต่าง ๆ ของหลักการวัดระยะ

การวัดระยะเชิงเส้นในงานอุตสาหกรรมใช้ระบบวัดระยะที่มีความแม่นยำสูงหลากหลายประเภท ระบบเหล่านี้สามารถแบ่งประเภทได้ตามหลักการวัดทางฟิสิกส์ที่ใช้

การวัดโดยตรง กับ การวัดแบบอ้อม

วิธีที่ชิ้นส่วนขับเคลื่อนและชิ้นส่วนระบบวัดระยะทำงานร่วมกันมีความสำคัญมาก เราแยกแยะระหว่างการวัดแบบอ้อมและการวัดโดยตรงตามหลักการทำงาน

การวัดแบบอ้อม

รางนำเชิงเส้นที่ไม่มีระบบวัดตำแหน่งแบบรวม

ส่วนประกอบ:

1 = โรตารีเอ็นโค้ดเดอร์ (Rotary encoder)

2 = มอเตอร์ (Motor)

3 = รางนำเชิงเส้น (Linear guideway)

4 = สกรูบอลขับเคลื่อน (Drive ballscrew)

5 = โต๊ะทำงาน (Table)

6 = ฐานเครื่อง (Machine bed)

• การเคลื่อนที่เชิงเส้นถูกแปลงเป็นค่าวัดอื่น
• ตัวอย่าง: สกรูบอลพร้อมโรตารีเอ็นโค้ดเดอร์
• ข้อดี: ต้นทุนต่ำและโครงสร้างกะทัดรัด
• ข้อเสีย: กระบวนการแปลงทำให้เกิดข้อผิดพลาด

การวัดโดยตรง (MONORAIL AMS)

รางนำเชิงเส้นพร้อมระบบวัดตำแหน่งแบบรวม (MONORAIL AMS)

ส่วนประกอบ:

1 = โรตารีเอ็นโค้ดเดอร์ (Rotary encoder)

2 = มอเตอร์ (Motor)

3 = รางนำเชิงเส้น (Linear guideway)

4 = สกรูบอลขับเคลื่อน (Drive ballscrew)

5 = โต๊ะทำงาน (Table)

6 = ฐานเครื่อง (Machine bed)

7 = ระบบวัดตำแหน่งแบบรวม (Integral positioning measurement system)

• ระบบวัดระยะรวมอยู่ในรางนำเชิงเส้น
• การอ่านค่าแม่นยำกว่า
• ได้รับผลกระทบจากสภาพแวดล้อมน้อยกว่า
• แนะนำสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง

3.1.2 ภาพรวมหลักการวัดระยะ

3.1.3 เทคโนโลยีการวัดแบบแมกนีโตรีซิสทีฟ

ปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสทีฟ

ปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสทีฟทั้งหมดอาศัยความจริงที่ว่าชั้นบางของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เปลี่ยนแปลงความต้านทานโอห์มิกเนื่องจากสนามแม่เหล็กภายนอก เซนเซอร์ในระบบวัดระยะของ SCHNEEBERGER ใช้ปรากฏการณ์ความต้านทานแม่เหล็กแบบแอนไอโซทรอปิก (AMR)

เซนเซอร์ในระบบวัดระยะของ SCHNEEBERGER ใช้ปรากฏการณ์ความต้านทานแม่เหล็กแบบแอนไอโซทรอปิก (AMR) ซึ่งถูกค้นพบโดย Thomson ในปี 1857 ในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เมื่อทิศทางกระแสในตัวนำขนานกับทิศทางการแมกนีไทซ์ ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นไม่กี่เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับกรณีที่ทิศทางกระแสตั้งฉากกับทิศทางการแมกนีไทซ์

การใช้ชั้นบางของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก สามารถผลิตเซนเซอร์สนามแม่เหล็กได้ โดยการกำหนดทิศทางสนามแม่เหล็กภายในผ่านสนามแม่เหล็กภายนอก หลังจากสนามแม่เหล็กภายนอกถูกนำออก สนามแม่เหล็กภายในยังคงถูกกำหนดทิศทาง นี่คือคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก

การกำหนดทิศทางโดเมน Weiss

การกำหนดทิศทางโดเมน Weiss

บริเวณแม่เหล็ก (โดเมน Weiss) ถูกกำหนดทิศทางตามสนามแม่เหล็กภายนอก

ปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์:

• สนามแม่เหล็กภายนอก H⃗_r กระทำต่อวัสดุ
• โดเมนแม่เหล็กจัดเรียงตัวเองโดยอัตโนมัติ
• ทิศทางการแมกนีไทซ์ส่งผลต่อค่าความต้านทาน
• เป็นพื้นฐานทางฟิสิกส์ของปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสทีฟ

หลักการเซนเซอร์แมกนีโตรีซิสทีฟพร้อมแถบ MR

หลักการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของแถบ MR

1 = แถบ MR (MR-strips)

I = กระแสไฟฟ้า (Current)

H_x = การแมกนีไทซ์ภายในของแถบ (ส่วนใหญ่เกิดจากรูปแบบแอนไอโซทรอปิ)

H_r = การแมกนีไทซ์ผลลัพธ์ (Resulting magnetization)

H_y = สนามแม่เหล็กวัด (Measuring field)

R_MR = ความต้านทานของแถบ MR

R₀ = ความต้านทานปานกลาง (ไม่มีสนามแม่เหล็ก)

dR = การเปลี่ยนแปลงความต้านทานสูงสุด

φ = มุมระหว่างทิศทางการแมกนีไทซ์กับทิศทางกระแส

สูตรความต้านทาน: R_MR = R₀ + dR · cos(2·φ)

คุณสมบัติของแถบ MR

เซนเซอร์แบบ Incremental แมกนีโตรีซิสทีฟ

เนื่องจากความต้านทานของแถบ MR แผ่นเดียวได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและสนามแม่เหล็กรบกวน โดยทั่วไปจึงใช้แถบสี่แผ่นเป็นเซนเซอร์โดยกำหนดค่าเป็นวงจร Wheatstone bridge ลักษณะเด่นคือการเปลี่ยนแปลงที่เหมือนกันในความต้านทานทั้งสี่ (เช่น เนื่องจากอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น) จะไม่สร้างความต่างแรงดันที่เอาต์พุต เพื่อให้ได้ผลที่วัดได้ ความต้านทานต้องเบี่ยงเบนอย่างเหมาะสม เช่น ความต้านทาน 1 เพิ่ม、2 ลด、3 เพิ่ม、4 ลด สิ่งนี้สามารถทำได้โดยการวางตำแหน่งแถบ MR อย่างเหมาะสมในการแมกนีไทซ์เป็นคาบ

จากนั้นเซนเซอร์แต่ละตัวจะถูกปรับให้เข้ากับคาบสเกลแม่เหล็กของมัน และสามารถใช้ได้กับคาบนั้นเท่านั้น นอกจากนี้ แถบ MR ไม่ได้ออกแบบแยกกัน แต่เป็นการต่อแบบอนุกรมของแถบหลายแผ่น โดยแต่ละแผ่นห่างกันหนึ่งคาบแม่เหล็ก เรียกว่าตำแหน่งที่เทียบเท่า วิธีนี้ช่วยให้ค่าเฉลี่ยของความแปรปรวนในความเข้มแมกนีไทซ์และความยาวขั้วของสเกล

จากเส้นโค้งคุณสมบัติกำลังสองของเซนเซอร์ (ค่าความแรงสนามแม่เหล็กวัด) สามารถได้สัญญาณเริ่มต้นที่มีความยาวครึ่งหนึ่งของคาบสเกลแม่เหล็ก สเกลแม่เหล็กของเซนเซอร์ MONORAIL AMS คือ 400 µm ดังนั้นคาบสัญญาณไฟฟ้าคือ 200 µm

ในที่สุด โครงสร้างที่เหมือนกันสองชุดถูกเลื่อนออกไป 1/4 ของคาบสัญญาณ (50 µm) จึงได้สัญญาณไซน์และโคไซน์ ซึ่งสามารถวัดทิศทางการเคลื่อนที่และระยะทาง

โครงสร้างเซนเซอร์แบบแผนผังทั้งหมดแสดงด้านล่าง:

โครงสร้างแผนผังของเซนเซอร์ไซน์และโคไซน์

เนื่องจากสัญญาณทั้งสองมาจากตำแหน่งเดียวกันบนสเกลวัด เซนเซอร์นี้จึงไม่ไวต่อการเคลื่อนที่ในแนวขวางและการหมุน ในทางปฏิบัติ ทำให้ได้คุณสมบัติที่เสถียรของการเปลี่ยนแปลงการวัดเป็นคาบ ความแรงสนามของสเกลเปลี่ยนแปลงในทิศทาง y จากสเกล ทำให้สนามแม่เหล็กหักล้างกันในระยะห่างไกลจากสเกล ในช่วงใกล้ ที่ระยะห่างประมาณหนึ่งความยาวคาบ ความแรงสนามแม่เหล็กลดลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลตามระยะทางในทิศทาง y

สเกลแม่เหล็ก

SCHNEEBERGER ผลิตรางนำรางร่องที่มีสเกลวัดแบบรวม สเกลแม่เหล็กที่มีสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลงเป็นคาบ (N-S-N-S-N-S...) สามารถใช้กับเซนเซอร์ MR สำหรับการวัดระยะแบบ Incremental

โครงสร้างสเกลแม่เหล็กในรางรีดรางนำ

ส่วนประกอบระบบ

ระบบ AMS ที่ทำงานได้สมบูรณ์ประกอบด้วย:

ส่วนประกอบระบบวัด AMS ที่สมบูรณ์

1. รางนำ พร้อมสเกลวัดแบบรวม
2. อุปกรณ์เสริม สำหรับการติดตั้งและการเชื่อมต่อ
3. แคร่เลื่อนวัด เป็นหน่วยสมบูรณ์
4. สกรู สำหรับการติดตั้งหัวอ่าน
5. หัวอ่าน ที่มีเซนเซอร์และอิเล็กทรอนิกส์

แคร่เลื่อนวัดประกอบด้วยแคร่ MONORAIL พร้อมเปลือกนอกที่ติดตั้งด้านข้าง เปลือกนอกมีช่องตัดพร้อมพื้นผิวรองรับสำหรับการติดตั้งหัวอ่าน หัวอ่านยึดกับเปลือกนอกด้วยสกรู ทำให้เปลี่ยนแทนได้ง่าย

การสุ่มตัวอย่างแบบสัมผัส

สำหรับการประมวลผลสัญญาณ Incremental ที่ถูกต้อง ต้องรักษาระยะทำงานที่สม่ำเสมอ ระหว่างเซนเซอร์และสเกลวัด เนื่องจากไม่สามารถบรรลุความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยนี้ผ่านโครงสร้างการปรับที่แข็งแกร่ง ระบบวัดระยะ AMS จึงใช้หลักการวัดแบบเลื่อนสัมผัส

เซนเซอร์ MR ถูกบรรจุในเปลือกรองเท้า รักษาตำแหน่งแนวนอนด้วยสปริงแผ่น และกดลงบนสเกลวัดด้วยสปริงอัด เปลือกรองเท้ามีพื้นผิวเลื่อนที่เจียรแล้ว ซึ่งผ่านพื้นผิวเหล่านี้ทำให้ตั้งค่าและรักษาระยะทำงานที่คงที่ระหว่างเซนเซอร์และสเกลวัด

ชุดการสุ่มตัวอย่างแบบสัมผัสสำหรับระบบวัดระยะ AMS

รองเท้ายังสร้างขอบที่ขูด ซึ่งอนุภาคขนาดใหญ่และของเหลวไม่สามารถผ่านได้ นอกจากนี้ ที่ขูดของเปลือกนอกด้านบนต้องสมบูรณ์เพื่อให้มีสภาพการทำงานที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสุ่มตัวอย่างแบบสัมผัส

โครงสร้างนี้รับประกันว่าชิ้นส่วนที่สึกหรอง่ายและอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทั้งหมดอยู่ในหัวอ่าน เนื่องจากการติดตั้งด้านข้าง หัวอ่านสามารถเปลี่ยนได้ง่ายมาก ความคลาดเคลื่อนการผลิตที่เล็กน้อยรับประกันว่าหัวอ่านสามารถเปลี่ยนได้ง่ายในสนาม ในขณะที่รางนำพร้อมสเกลยังคงนิ่ง

3.1.4 ระบบวัดระยะ

การแทรกค่า

สำหรับงานวัดระยะ การแทรกค่าหมายถึงการแปลงสัญญาณอินพุตอนาล็อกเป็นสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล ที่มีคาบสัญญาณเล็กกว่า สิ่งนี้จำเป็นเพราะไม่สามารถสร้างการอ่านตัวนับและ/หรือการอ่านตำแหน่งโดยตรงจากสัญญาณอนาล็อก

สัญญาณอินพุตอนาล็อก (sin, cos, Ref) ถูกแทรกค่า (ลูกศรสีแดง) กับสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล (+A, +B, +Z) สัญญาณกลับเฟสไม่ได้แสดง

สำหรับวัตถุประสงค์นี้ อัตราส่วนการแทรกค่ากำหนดอัตราส่วนคาบสัญญาณของสัญญาณอินพุตอนาล็อกต่อสัญญาณเอาต์พุตดิจิทัล

การส่งสัญญาณและการประเมิน

สัญญาณดิจิทัลประกอบด้วยสัญญาณ Incremental สองตัว +A และ +B และสัญญาณอ้างอิง +R ส่งไปยังอิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง ซึ่งอาจเป็นตัวนับวัดง่าย ๆ PC หรือตัวควบคุมเครื่อง อิเล็กทรอนิกส์ปลายทางกำหนดค่าตำแหน่งจากสัญญาณดิจิทัลโดยการนับขอบสัญญาณ ทิศทางการนับถูกกำหนดโดยระดับของช่องที่เกี่ยวข้อง ขึ้นอยู่กับจำนวนขอบที่ประเมิน เราเรียกว่า:

การเปรียบเทียบวิธีการประเมินขอบ

การควบคุมแอมพลิจูด (AGC - Automatic Gain Control)

การควบคุมแอมพลิจูดหมายถึงฟังก์ชันของอิเล็กทรอนิกส์ประเมิน SCHNEEBERGER AMS เพื่อปรับแอมพลิจูดเอาต์พุตให้ได้ค่าที่กำหนด ในระบบ AMS ค่าชั่วขณะของสัญญาณไซน์และโคไซน์จะถูกดิจิไทซ์ และคำนวณแอมพลิจูดตามนั้น ค่าที่คำนวณได้จะถูกเปรียบเทียบกับค่าระบุ และปรับแรงดัน bridge U_b ของเซนเซอร์ MR ตามนั้น ผลลัพธ์คือค่าเอาต์พุตแรงดันที่เสถียร หลังการปรับจะสร้างค่าชั่วขณะที่ดีขึ้น

ฟังก์ชัน Power Sense

ผลิตภัณฑ์ AMS ทั้งหมดติดตั้งสาย Power Sense (ดูรูปขาสำหรับการตอบรับแรงดันไฟจ่าย) เพื่อชดเชยการลดแรงดันในสายจ่ายไฟยาว หากตัวควบคุมที่ใช้รองรับฟังก์ชันนี้ เราแนะนำให้ใช้เพื่อรับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ของหัวอ่าน

ระดับความแม่นยำ

ระดับความแม่นยำระบุความเบี่ยงเบนการวัดสูงสุดที่คาดหวังของระบบ ภายใต้สภาพการทำงานที่กำหนด ระบบวัดระยะที่มีระดับความแม่นยำ 5 µm อนุญาตให้มีความเบี่ยงเบน ±5 µm สำหรับวัตถุประสงค์การเปรียบเทียบ ระดับความแม่นยำระบุโดยอ้างอิงความยาว 1 เมตร

ความละเอียด

ความละเอียดอธิบายการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เล็กที่สุดที่สามารถวัดได้ในระบบวัดระยะ ถูกกำหนดโดยคาบสัญญาณอนาล็อก อัตราส่วนการแทรกค่า และขั้นตอนการประเมิน (เวลารวมหรืออัตราการสุ่มตัวอย่าง) ตัวอย่างเช่น ด้วยอัตราส่วนการแทรกค่าที่ตั้งไว้ที่ 100 และคาบสัญญาณอินพุต 200 µm คาบสัญญาณเอาต์พุตคือ 2 µm และด้วยการประเมินสี่ขอบในตัวควบคุม ความละเอียดคือ 0.5 µm

อัตราการสุ่มตัวอย่าง

อัตราการสุ่มตัวอย่างอธิบายความถี่ที่สัญญาณอนาล็อกถูกสุ่มตัวอย่างต่อช่วงเวลา โดยทั่วไปช่วงเวลาคือหนึ่งวินาที ดังนั้นหน่วยของอัตราการสุ่มตัวอย่างคือ Hz ตามทฤษฎีบท Nyquist-Shannon ความถี่การสุ่มตัวอย่างควรอย่างน้อยเป็นสองเท่าของความถี่สัญญาณต้นฉบับ เพื่อรับประกันการทำสำเนาสัญญาณต้นฉบับที่สมบูรณ์โดยประมาณ

ข้อผิดพลาดจากการกลับทิศ / ฮิสเทอรีซิส

หากทำการวัดความสามารถทำซ้ำในการกำหนดตำแหน่งซ้ำ ๆ สลับกันในทิศทางตรงกันข้าม โดยใช้การตั้งค่าการทดสอบที่เหมาะสมในแต่ละกรณี สามารถพบความแตกต่างตำแหน่งเฉลี่ยของระบบวัดระยะระหว่างการเข้าถึงจากขวาและจากซ้าย ความแตกต่างนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดจากการกลับทิศหรือฮิสเทอรีซิส SCHNEEBERGER ระบุค่านี้ในเอกสารข้อมูลทางเทคนิค ความสามารถทำซ้ำทิศทางเดียวมักต่ำกว่าค่าฮิสเทอรีซิสที่ระบุอย่างมีนัยสำคัญ

ความสามารถทำซ้ำ

ความสามารถทำซ้ำทิศทางเดียวของระบบวัดระยะโดยทั่วไปเข้าใจว่าเป็นความสามารถ ของระบบเฉพาะในการทำซ้ำผลลัพธ์ภายใต้สภาพแวดล้อมที่เหมือนกันทุกประการ ในการประเมินนี้ ต้องทราบข้อผิดพลาดการวัดและรวมไว้ในการวิเคราะห์ ความสามารถทำซ้ำของเครื่องมือกลสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีการง่าย ๆ สำหรับตำแหน่งเฉพาะและทิศทางการเดินทางเฉพาะ ในการประเมินความสามารถทำซ้ำ จะทำการวัดหลายครั้งและคำนวณค่าเฉลี่ยและค่าเบี่ยงเบนมาตรฐาน

แผนผังการวัดฮิสเทอรีซิสและความสามารถทำซ้ำ

การอ้างอิง (Referencing)

ระบบวัดแบบ Incremental (เช่น AMS-3B และ AMS-4B) ไม่สามารถกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์หลังจากเปิดเครื่อง จึงมีการเพิ่มรางแม่เหล็กอีกหนึ่งราง คือรางอ้างอิง เข้าไปในรางแบบ Incremental สามารถตั้งจุดอ้างอิงเดี่ยว กริดจุดอ้างอิง หรือจุดอ้างอิงที่เข้ารหัสระยะทางบนรางอ้างอิงนี้ได้ ต้องดำเนินการเคลื่อนที่อ้างอิงเพื่ออ้างอิงระบบ

ตัวนับจึงสามารถใช้สัญญาณอ้างอิงเพื่อแก้ไขตัวนับภายในให้เป็นค่าที่กำหนด ในกระบวนการนี้ ตัวนับจะรับรู้ตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของสัญญาณ Incremental สัมพันธ์กัน ซึ่งโดยปกติคือ SIN = COS และทั้งสองมากกว่าศูนย์ เป็นข้อมูลเพิ่มเติม REF = "high" รูปต่อไปนี้แสดงเส้นทางสัญญาณกลับเฟส ซึ่งหมายความว่าค่าลบของสัญญาณแสดงไว้

อินเทอร์เฟซสัญญาณอ้างอิง (แรงดันอนาล็อก)

จุดอ้างอิงเดี่ยว

จุดอ้างอิงเดี่ยวแสดงฟังก์ชันที่ง่ายที่สุดของรางอ้างอิง ซึ่งสามารถตั้งไว้ที่ตำแหน่งใดก็ได้บนสเกล ที่ SCHNEEBERGER จุดอ้างอิงหนึ่งจุดประกอบด้วยเครื่องหมายอ้างอิงแม่เหล็กสามตัว ซึ่งสุ่มตัวอย่างโดยใช้ MR bridge แยกต่างหากโดยไม่มีการหาค่าเฉลี่ย ข้อมูลอ้างอิงหนึ่งแสดงขอบขาขึ้นของพัลส์อ้างอิง อีกหนึ่งแสดงขอบขาลง ข้อมูลอ้างอิงที่สามซ้ำซ้อน ใช้เพื่อปรับปรุงความน่าเชื่อถือในการทำงานของระบบระบุจุดอ้างอิง

ระบบระบุจุดอ้างอิง

กริดจุดอ้างอิง

ในกรณีของกริดจุดอ้างอิง จุดอ้างอิงหลายจุดจะถูกตั้งไว้ที่ระยะเท่ากันตลอดสเกล ลูกค้าเลือกจุดอ้างอิงหนึ่งจากเหล่านี้สำหรับการอ้างอิงแกน

เมื่อเทียบกับจุดอ้างอิงเดี่ยว ข้อดีของกริดคือประการแรกการลดระยะช่วงชักอ้างอิง โดยการใช้องค์ประกอบเพิ่มเติมภายนอก (ลูกเบี้ยว สวิตช์ความใกล้ชิด ฯลฯ) อย่างมีเป้าหมาย แต่ยังสามารถทำงานกับแคร่เลื่อนวัดหลายตัวบนรางนำเดียวได้ สำหรับวัตถุประสงค์นี้ จุดอ้างอิงเดี่ยวตามสเกลจะถูกกำหนดให้กับแคร่เลื่อนวัดที่แตกต่างกัน สำหรับการอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง

การเข้ารหัสระยะทาง

ในกรณีของจุดอ้างอิงที่เข้ารหัสระยะทาง จุดเหล่านั้นจะถูกจัดเรียงบนสเกล ให้ระยะห่างระหว่างจุดอ้างอิงสองจุดแต่ละจุดปรากฏเพียงครั้งเดียว ตัวอย่างเช่น หากคุณข้ามจุดอ้างอิงสามจุดบนรางนำระบบวัดระยะ ตัวควบคุมสามารถคำนวณตำแหน่งสัมบูรณ์ได้ นี่แสดงถึงมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ได้รับการรองรับจากผู้ผลิตตัวควบคุมหลายราย

ค่า 100 โดยทั่วไประบุเป็นคาบฐาน แสดงถึงระยะทางที่ต้องเดินทางในกรณีที่เลวร้ายที่สุด เพื่อให้การอ้างอิงสมบูรณ์ คาบฐานกำหนดความยาวสูงสุดที่สามารถเข้ารหัสได้ สำหรับแกนสั้น ควรเลือกคาบฐานที่เล็กกว่าเพื่อลดระยะทางเดินทางสูงสุดที่จำเป็น

ดังนั้น SCHNEEBERGER เสนอจุดอ้างอิงที่เข้ารหัสระยะทางเฉพาะลูกค้า พร้อมคาบฐานที่แตกต่างกันสำหรับผลิตภัณฑ์ AMS ของตน

แผนผังหลักการเข้ารหัสระยะทาง

การเข้ารหัสสัมบูรณ์

สำหรับระบบวัดสัมบูรณ์ รางที่มีการเข้ารหัสสัมบูรณ์จะใช้แทนรางอ้างอิง ระบบการเข้ารหัสนี้ใช้แบบอนุกรมบนรางเดียวหรือแบบขนานบนรางหลายราง ในทางทฤษฎี ควรสามารถวัดระยะทางได้โดยใช้รางนี้เพียงอย่างเดียว แต่เนื่องจากความละเอียดของรหัสนี้ค่อนข้างเล็ก รางการเข้ารหัสสัมบูรณ์มักใช้ร่วมกับรางแบบ Incremental ดังนั้นรหัสสัมบูรณ์กำหนดคาบสัญญาณที่ระบบวัดอยู่ และความละเอียดละเอียดภายในคาบสัญญาณนั้นได้จากการแทรกค่าสัญญาณ Incremental

กราฟิกต่อไปนี้ให้ตัวอย่างของระบบการเข้ารหัส:

การเข้ารหัสอนุกรม (Serial-coded)

รางแทรกค่าแบบการเข้ารหัสอนุกรม

คำอธิบายส่วนประกอบ:

1 = รางแทรกค่า (Interpolation track)

2 = โซนที่ไม่ได้แมกนีไทซ์ (Non-magnetized zone)

3 = รางสัมบูรณ์ (Absolute track)

การเข้ารหัสขนาน (Parallel-coded)

แผ่นพัลส์แบบการเข้ารหัสขนาน

คุณสมบัติ:

การกำหนดค่าหลายราง

สามารถกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ได้โดยตรงที่ตำแหน่งใดก็ได้

ในกรณีของรางที่เข้ารหัสอนุกรม ตำแหน่งสัมบูรณ์สามารถกำหนดได้โดยการเปรียบเทียบสองคาบสัญญาณต่อเนื่องเท่านั้น ดังนั้น แม้ว่าตำแหน่งสัมบูรณ์เป็นที่รู้จัก แต่ก็ใช้สองขั้นตอนที่แตกต่างกัน

ความเป็นไปได้หนึ่งคือการใช้เซนเซอร์ที่ยาวพอที่จะครอบคลุมรหัสที่จำเป็นเพื่อกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ ดังนั้นพวกมันสามารถกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ได้โดยตรงที่ตำแหน่งใดก็ได้

ความเป็นไปได้อีกอย่างคือการสร้างอิเล็กทรอนิกส์ประเมินบนพื้นฐานสองช่อง แม้ว่าเครื่องจะปิด ช่องหนึ่งยังคงทำงานตลอดเวลา (บัฟเฟอร์แบตเตอรี่) และกำหนดการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งใด ๆ ของแกน เมื่อเครื่องเปิด ข้อมูลตำแหน่งความละเอียดต่ำนี้จะรวมกับข้อมูลตำแหน่งความละเอียดสูง จากช่องอื่นเพื่อให้ได้ตำแหน่งสัมบูรณ์ที่ถูกต้อง

SCHNEEBERGER ใช้การสแกนแบบบัฟเฟอร์แบตเตอรี่สำหรับการกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ สำหรับวัตถุประสงค์นี้ รางอ้างอิงที่เข้ารหัสระยะทางพิเศษจะถูกใช้กับรางนำเป็นรางสัมบูรณ์ ระบบวัดกำหนดระยะทางระหว่างเครื่องหมายอ้างอิงสามตัวที่อยู่ติดกัน และกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ชั่วขณะโดยการจับคู่ค่าที่กำหนดกับเมทริกซ์ที่จัดเก็บไว้ ในตัวอย่างนี้ หัวอ่านผ่านเครื่องหมายอ้างอิงสามตัวและกำหนดระยะห่าง "1" (รหัส Y) และ "5" (รหัส X) จากนั้นสามารถกำหนดตำแหน่งสัมบูรณ์ "Pos 1:5" ให้กับค่าที่วัดได้สองค่าเหล่านี้ในเมทริกซ์สองมิติ

ตัวอย่างการกำหนดตำแหน่งโดยใช้การสแกนแบบบัฟเฟอร์แบตเตอรี่

ความเบี่ยงเบนการวัดระยะหนึ่งมิติ

เมทริกซ์สองมิติ

เพื่อประเมินคุณภาพสเกลวัด SCHNEEBERGER ใช้ขั้นตอนที่รองรับ "แนวทาง VDI/VDE 2617 สำหรับการตรวจสอบการวัดระยะโดยใช้ DIN EN ISO 10360-2" ในกระบวนการนี้ เน้นที่การได้ประโยชน์สูงสุดสำหรับลูกค้าในแง่ของข้อกำหนดทางเทคนิค ข้อมูลทางเทคนิคใช้ข้อกำหนดความเบี่ยงเบนการวัดระยะสามประเภทที่แตกต่างกัน:

• ความเบี่ยงเบนเป็นคาบ
• ความเบี่ยงเบนการวัดระยะตลอดเส้นทาง 40 mm
• ความเบี่ยงเบนการวัดระยะตลอดเส้นทาง 1 m

เพื่อรักษาคุณภาพสเกล จะสร้างเส้นโค้งขีดจำกัดสำหรับความเบี่ยงเบนที่อนุญาต เส้นโค้งขีดจำกัดและความเบี่ยงเบนการวัดสำหรับความยาวอ้างอิงที่แตกต่างกัน ที่ลูกค้าใช้โดยทั่วไปจะแสดงในแผนภูมิ

ดังนั้น อนุญาตให้มีการแทรกค่าระหว่างข้อกำหนดของระบบวัด SCHNEEBERGER

ความเบี่ยงเบนเป็นคาบ

ระบบวัดระยะแบบ Incremental ทั้งหมดมีผลของความเบี่ยงเบนเป็นคาบ ซึ่งความยาวคลื่นสอดคล้องกับระยะพิทช์สเกลหรือเศษส่วนของระยะพิทช์สเกล ความเบี่ยงเบนเป็นคาบหรือความเบี่ยงเบนคลื่นสั้นนี้เกิดจากความเบี่ยงเบนเล็กน้อย ในเซนเซอร์หรือการประมวลผลสัญญาณไฟฟ้า ดังนั้นสัญญาณไซน์และโคไซน์จึงเบี่ยงเบนจากรูปร่างที่แม่นยำทางคณิตศาสตร์ ความเบี่ยงเบนสามารถจำแนกได้ตามการจัดเรียง (ฮาร์โมนิก)

ข้อผิดพลาดการแทรกค่า

หากความเบี่ยงเบนเป็นคาบเกิดขึ้นเฉพาะระหว่างการดิจิไทซ์และการคำนวณตำแหน่ง เรียกว่าข้อผิดพลาดการแทรกค่า ในบางกรณีนี้สามารถเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อวงจรผู้ส่งและผู้รับไม่ตรงกันอย่างแม่นยำ

ข้อผิดพลาดตัวเปรียบเทียบ / ข้อผิดพลาด Abbe

ข้อผิดพลาดตัวเปรียบเทียบ หรือที่เรียกว่าข้อผิดพลาด Abbe คือความเบี่ยงเบนเป็นระบบที่เกิดขึ้นเมื่อแกนของมาตรฐานความยาวและแกนของมาตรฐานระยะทางไม่ตรงกัน สาเหตุของความเบี่ยงเบนคือการเคลื่อนที่หมุนเล็กน้อยในการออกแบบแกน ซึ่งส่งผลต่อผลการวัด