Measuring Principles

3.1.1 การจำแนกประเภทระบบวัด

ประเภทต่างๆ ของหลักการวัด

การวัดระยะทางเชิงเส้นในงานอุตสาหกรรมใช้ระบบวัดระยะทางความแม่นยำสูงหลากหลายรูปแบบ ระบบเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภทตามหลักการวัดทางกายภาพ

การวัดโดยตรงกับการวัดทางอ้อม

วิธีที่ชิ้นส่วนขับเคลื่อนและชิ้นส่วนของระบบวัดทำงานร่วมกันมีความสำคัญอย่างยิ่ง เราแบ่งแยกระหว่างการวัดทางอ้อมและการวัดโดยตรงตามหลักการทำงาน

Indirect Measurement

รางนำเชิงเส้นที่ไม่มีระบบวัดตำแหน่งในตัว

ส่วนประกอบ:

1 = ตัวเข้ารหัสแบบหมุน

2 = มอเตอร์

3 = รางนำเชิงเส้น

4 = สกรูบอลขับเคลื่อน

5 = โต๊ะงาน

6 = ฐานเครื่อง

• ระยะเคลื่อนที่เชิงเส้นถูกแปลงเป็นค่าที่วัดอื่น
• ตัวอย่าง: สกรูบอลร่วมกับตัวเข้ารหัสแบบหมุน
• ข้อดี: ต้นทุนต่ำและโครงสร้างกะทัดรัด
• ข้อเสีย: กระบวนการแปลงค่าก่อให้เกิดความคลาดเคลื่อน

Direct Measurement (MONORAIL AMS)

รางนำเชิงเส้นที่มีระบบวัดตำแหน่งในตัว (MONORAIL AMS)

ส่วนประกอบ:

1 = ตัวเข้ารหัสแบบหมุน

2 = มอเตอร์

3 = รางนำเชิงเส้น

4 = สกรูบอลขับเคลื่อน

5 = โต๊ะงาน

6 = ฐานเครื่อง

7 = ระบบวัดตำแหน่งในตัว

• ระบบวัดถูกรวมเข้ากับรางนำเชิงเส้น
• ค่าที่อ่านได้แม่นยำยิ่งขึ้น
• ได้รับผลกระทบจากปัจจัยแวดล้อมน้อยกว่า
• แนะนำสำหรับงานที่ต้องการความแม่นยำสูง

ขึ้นอยู่กับประเภทของอินเทอร์เฟซอิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้

ใช้อินเทอร์เฟซกระแสอนาล็อก (11 µA_SS) หรืออินเทอร์เฟซแรงดันอนาล็อก (1 V_SS) ปัญหาการระบุทิศทางได้รับการแก้ไขโดยการส่งสัญญาณไซน์สองสัญญาณที่มีการเลื่อนเฟส 90° (ไซน์, โคไซน์) สำหรับการประมวลผลความละเอียดสูง (การแทรกค่า) จำเป็นต้องมีช่องสัญญาณตัวแปลง A/D คุณภาพสูงสองช่องทางด้านตัวรับ โดยการแปลงทั้งสองช่องสัญญาณเป็นดิจิทัล "มุมขั้ว" ของสัญญาณจะถูกกำหนดทันทีด้วยการระบุจตุภาค และใช้ตรีโกณมิติในการคำนวณหาตำแหน่งที่แน่นอน คาบเต็มสามารถนับได้ง่ายด้วยตัวนับขึ้น-ลง

มีผลิตภัณฑ์ที่รวมเครื่องหมายอ้างอิงเดี่ยว ตารางจุดอ้างอิงที่สม่ำเสมอ หรือตารางจุดอ้างอิงที่ไม่สม่ำเสมอ (การเข้ารหัสระยะทาง) เมื่อระดับการรวมเพิ่มขึ้น จะสามารถรวมการแทรกค่าของสัญญาณเข้ากับวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประมวลผลภายในเซนเซอร์ได้ ระบบเหล่านี้ให้ข้อมูลดิจิทัลล้วน (สัญญาณควอเดรเจอร์) ที่ความละเอียดสูง การแทรกค่าซึ่งเป็นตัวกำหนดความแม่นยำของระบบจึงอยู่ที่ฝั่งระบบวัดระยะทาง

ข้อเสียประการหนึ่งคืออัตราส่วนระหว่างความเร็วในการเคลื่อนที่กับความละเอียดถูกกำหนดโดยอัตราการส่งข้อมูลที่เป็นไปได้ ทั้งระบบอนาล็อกและระบบดิจิทัลที่มีวงจรแทรกค่าในตัวสามารถจัดอยู่ในกลุ่มการส่งสัญญาณแบบเพิ่มค่าได้ อินเทอร์เฟซแบบสัมบูรณ์จะได้ตำแหน่งสัมบูรณ์เป็นโปรโตคอลแบบอนุกรม (SSI) หรือรวมเข้ากับการส่งข้อมูลแบบเพิ่มค่าเชิงอนาล็อก ความแตกต่างที่สำคัญของระบบสัมบูรณ์คือตำแหน่งสัมบูรณ์จะพร้อมใช้งานทันทีหลังจากเปิดเครื่อง

3.1.2 ภาพรวมหลักการวัดระยะทาง

3.1.3 เทคโนโลยีการวัดแบบแมกนีโตรีซิสทีฟ

Magnetoresistive Effect

ปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสแทนซ์ทั้งหมดมีพื้นฐานมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าชั้นบางเฟอร์โรแมกเนติก เปลี่ยนแปลงความต้านทานโอห์มของตนเนื่องจากสนามแม่เหล็กภายนอก เซนเซอร์ในระบบวัดระยะทาง ของ SCHNEEBERGER ใช้ปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสแทนซ์แบบแอนไอโซทรอปิก (AMR effect)

เซนเซอร์ในระบบวัดระยะทางของ SCHNEEBERGER ใช้ปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสแทนซ์แบบแอนไอโซทรอปิก (AMR effect) ซึ่ง Thomson ค้นพบในปี 1857 ในวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก เมื่อทิศทางของกระแส ในตัวนำขนานกับทิศทางการทำแม่เหล็ก ความต้านทานจะเพิ่มขึ้นไม่กี่เปอร์เซ็นต์เมื่อเทียบกับ กรณีที่ทิศทางกระแสตั้งฉากกับทิศทางการทำแม่เหล็ก

การใช้ชั้นบางของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติกทำให้สามารถผลิตเซนเซอร์สนามแม่เหล็กได้ โดยการจัด แนวสนามแม่เหล็กภายในผ่านสนามแม่เหล็กภายนอก หลังจากสนามแม่เหล็กภายนอกถูกเอาออก สนามแม่เหล็กภายในยังคงจัดแนวอยู่ นี่คือคุณสมบัติพื้นฐานของวัสดุเฟอร์โรแมกเนติก

การจัดแนวของ Weiss domains

Weiss Domain Orientation

บริเวณแม่เหล็ก (Weiss domains) ถูกจัดแนวตามสนามแม่เหล็กภายนอก

Physical Phenomenon:

• สนามแม่เหล็กภายนอก H⃗_r กระทำต่อวัสดุ
• โดเมนแม่เหล็กจัดเรียงตัวเองโดยธรรมชาติ
• ทิศทางการทำแม่เหล็กส่งผลต่อค่าความต้านทาน
• เป็นพื้นฐานทางกายภาพของปรากฏการณ์แมกนีโตรีซิสแทนซ์

หลักการของเซนเซอร์แมกนีโตรีซิสทีฟด้วยแถบ MR

หลักการเปลี่ยนแปลงความต้านทานของแถบ MR

1 = แถบ MR

I = กระแสไฟฟ้า

H_x = การทำแม่เหล็กเฉพาะตัวของแถบ (ส่วนใหญ่เกิดจากแอนไอโซทรอปีของรูปทรง)

H_r = การทำแม่เหล็กผลลัพธ์

H_y = สนามแม่เหล็กที่วัด

R_MR = ความต้านทานของแถบ MR

R₀ = ความต้านทานเฉลี่ย (ไม่มีสนามแม่เหล็ก)

dR = การเปลี่ยนแปลงความต้านทานสูงสุด

φ = มุมระหว่างทิศทางการทำแม่เหล็กกับทิศทางการไหลของกระแส

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

MR Strip Characteristics

เซนเซอร์เพิ่มค่าแบบแมกนีโตรีซิสทีฟ

เนื่องจากความต้านทานของแถบ MR เดี่ยวได้รับผลกระทบจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิและสนาม แม่เหล็กรบกวน โดยทั่วไปจึงใช้แถบสี่แถบเป็นเซนเซอร์ จัดวางเป็นบริดจ์วีตสโตน ลักษณะเฉพาะ คือการเปลี่ยนแปลงที่เหมือนกันในความต้านทานทั้งสี่ (เช่น เนื่องจากอุณหภูมิสูงขึ้น) จะไม่ ก่อให้เกิดผลต่างแรงดันที่เอาต์พุต เพื่อให้ได้ผลที่วัดได้ ความต้านทานต้องถูกเบี่ยงเบนอย่าง เหมาะสม เช่น ความต้านทาน 1 เพิ่มขึ้น 2 ลดลง 3 เพิ่มขึ้น 4 ลดลง ซึ่งสามารถทำได้โดยการ จัดวางแถบ MR อย่างเหมาะสมในการทำแม่เหล็กแบบเป็นคาบ

ดังนั้นเซนเซอร์แต่ละตัวจึงถูกปรับให้เข้ากับคาบของสเกลแม่เหล็กของตน และสามารถใช้ได้เฉพาะ กับคาบนั้นเท่านั้น นอกจากนี้ แถบ MR ไม่ได้ถูกออกแบบแยกเดี่ยว แต่เป็นการต่อแบบอนุกรมของ แถบหลายแถบ แต่ละแถบห่างกันหนึ่งคาบแม่เหล็ก เราเรียกสิ่งนี้ว่าตำแหน่งสมมูล ซึ่งช่วยให้ สามารถหาค่าเฉลี่ยของความแปรผันของสเกลในความเข้มการทำแม่เหล็กและความยาวขั้วได้

จากเส้นโค้งคุณลักษณะกำลังสองของเซนเซอร์ (การวัดค่าความเข้มสนามแม่เหล็ก) จะสามารถได้ สัญญาณเริ่มต้นที่มีความยาวครึ่งหนึ่งของคาบสเกลแม่เหล็ก สเกลแม่เหล็กของเซนเซอร์ MONORAIL AMS มีค่า 400 µm ดังนั้นคาบสัญญาณไฟฟ้าคือ 200 µm

สุดท้าย โครงสร้างที่เหมือนกันสองชุดถูกเลื่อนออฟเซ็ตกัน 1/4 คาบสัญญาณ (50 µm) ทำให้ได้ สัญญาณไซน์และโคไซน์ ซึ่งสามารถวัดทิศทางการเคลื่อนที่และระยะทางการเคลื่อนที่ได้

โครงสร้างแผนผังฉบับสมบูรณ์ของเซนเซอร์แสดงไว้ด้านล่าง:

โครงสร้างแผนผังของเซนเซอร์ไซน์และโคไซน์

เนื่องจากสัญญาณทั้งสองมาจากตำแหน่งเดียวกันบนสเกลวัด เซนเซอร์นี้จึงไม่ไวต่อการเคลื่อนตัว ด้านข้างและการหมุนอย่างมาก ในทางปฏิบัติ สิ่งนี้ส่งผลให้ลักษณะการเปลี่ยนแปลงของการวัดเป็น คาบมีความเสถียร ความเข้มสนามแม่เหล็กของสเกลเปลี่ยนแปลงในทิศทาง y จากสเกล สิ่งนี้ทำให้ สนามแม่เหล็กหักล้างกันเองที่ระยะห่างไกลจากสเกล ในระยะใกล้ ที่ระยะห่างประมาณหนึ่งความ ยาวคาบ ความเข้มสนามแม่เหล็กจะลดลงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลตามระยะทางในทิศทาง y

Magnetic Scale

SCHNEEBERGER ผลิตรางนำโปรไฟล์ที่มีสเกลวัดในตัว สเกลแม่เหล็กที่มีสนามแม่เหล็กเปลี่ยนแปลง เป็นคาบ (N-S-N-S-N-S...) สามารถใช้ร่วมกับเซนเซอร์ MR สำหรับการวัดระยะทางแบบเพิ่มค่าได้

โครงสร้างของสเกลแม่เหล็กในรางโปรไฟล์

System Components

ระบบ AMS ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์ประกอบด้วย:

ส่วนประกอบระบบวัด AMS ที่สมบูรณ์

1. รางนำ ที่มีสเกลวัดในตัว
2. อุปกรณ์เสริม สำหรับการติดตั้งและเชื่อมต่อ
3. แคร่วัด ในรูปแบบชุดสมบูรณ์
4. สกรู สำหรับติดตั้งหัวอ่าน
5. หัวอ่าน ที่บรรจุเซนเซอร์และวงจรอิเล็กทรอนิกส์

แคร่วัดประกอบด้วยแคร่ MONORAIL ที่มีเรือนตลับติดตั้งอยู่ด้านหนึ่ง เรือนตลับมีช่องตัดที่มี พื้นผิวรองรับสำหรับติดตั้งหัวอ่าน หัวอ่านถูกยึดกับเรือนตลับด้วยสกรู ทำให้เปลี่ยนได้ง่าย

Contact Sampling

เพื่อการประมวลผลสัญญาณเพิ่มค่าที่ถูกต้อง จำเป็นต้องมีระยะห่างในการทำงานที่คงที่ระหว่าง เซนเซอร์กับสเกลวัด เนื่องจากค่าความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยนี้ไม่สามารถทำได้ด้วยโครงสร้างการปรับ ที่แข็งกระด้าง ระบบวัดระยะทาง AMS จึงใช้หลักการวัดแบบเลื่อนสัมผัส

เซนเซอร์ MR ถูกหุ้มไว้ในเรือนแบบรองเท้า รักษาตำแหน่งแนวนอนด้วยสปริงแผ่น และถูกกดลงบน สเกลวัดด้วยสปริงอัด เรือนแบบรองเท้ามีพื้นผิวเลื่อนที่เจียรแล้ว ซึ่งใช้ในการตั้งค่าและรักษา ระยะห่างการทำงานที่คงที่ระหว่างเซนเซอร์กับสเกลวัด

ชุดสัมผัสสำหรับการสุ่มตัวอย่างสำหรับระบบวัดระยะทาง AMS

รองเท้ายังก่อให้เกิดขอบกวาดที่ป้องกันไม่ให้อนุภาคขนาดใหญ่และของเหลวผ่านเข้าไปได้ นอกจากนี้ ตัวกวาดของเรือนตลับที่กล่าวถึงข้างต้นต้องอยู่ในสภาพสมบูรณ์เพื่อให้มั่นใจได้ถึงสภาพการทำงาน ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสุ่มตัวอย่างแบบสัมผัส

โครงสร้างนี้ทำให้มั่นใจได้ว่าชิ้นส่วนที่สึกหรอทั้งหมดและวงจรอิเล็กทรอนิกส์เฉพาะทางอยู่ที่หัว อ่าน เนื่องจากการติดตั้งด้านข้าง หัวอ่านจึงสามารถเปลี่ยนได้ง่ายมาก ค่าความคลาดเคลื่อนในการ ผลิตที่น้อยทำให้มั่นใจได้ว่าหัวอ่านสามารถเปลี่ยนได้ง่ายในสถานที่ใช้งานจริง ในขณะที่รางนำที่มี สเกลยังคงอยู่กับที่

3.1.4 ระบบวัดระยะทาง

Interpolation

สำหรับการใช้งานวัดระยะทาง การแทรกค่าหมายถึงการแปลงสัญญาณเข้าแบบอนาล็อกเป็นสัญญาณ ออกแบบดิจิทัลที่มีคาบสัญญาณเล็กลง สิ่งนี้จำเป็นเนื่องจากค่าที่อ่านได้จากตัวนับและ/หรือค่าที่ อ่านได้ของตำแหน่งไม่สามารถสร้างขึ้นได้โดยตรงจากสัญญาณอนาล็อก

สัญญาณเข้าแบบอนาล็อก (sin, cos, Ref) จะถูกแทรกค่า (ลูกศรสีแดง) เป็นสัญญาณออกแบบดิจิทัล (+A, +B, +Z) สัญญาณที่กลับขั้วไม่ได้แสดงไว้

เพื่อจุดประสงค์นี้ ตัวประกอบการแทรกค่ากำหนดอัตราส่วนคาบสัญญาณระหว่างสัญญาณเข้าแบบ อนาล็อกกับสัญญาณออกแบบดิจิทัล

การส่งสัญญาณและการประเมิน

สัญญาณดิจิทัลประกอบด้วยสัญญาณเพิ่มค่าสองสัญญาณคือ +A และ +B และสัญญาณอ้างอิง +R ซึ่งถูกส่งไปยังวงจรอิเล็กทรอนิกส์ปลายทาง อาจเป็นตัวนับวัดแบบธรรมดา PC หรือตัวควบคุม เครื่องจักร วงจรอิเล็กทรอนิกส์ปลายทางกำหนดค่าตำแหน่งจากสัญญาณดิจิทัลโดยการนับขอบ สัญญาณ ทิศทางการนับถูกกำหนดโดยระดับของช่องสัญญาณที่เกี่ยวข้อง ขึ้นอยู่กับจำนวนขอบที่ ถูกประเมิน เราเรียกสิ่งนี้ว่า:

การเปรียบเทียบวิธีการประเมินขอบสัญญาณ

การควบคุมแอมพลิจูด (AGC - การควบคุมอัตราขยายอัตโนมัติ)

การควบคุมแอมพลิจูดหมายถึงฟังก์ชันของวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประมวลผล AMS ของ SCHNEEBERGER ในการปรับแอมพลิจูดเอาต์พุตให้เป็นค่าที่กำหนด ในระบบ AMS ค่าขณะหนึ่งของสัญญาณไซน์และ โคไซน์จะถูกแปลงเป็นดิจิทัล และแอมพลิจูดจะถูกคำนวณตามนั้น ค่าที่คำนวณได้จะถูกเปรียบเทียบ กับค่าที่กำหนดไว้ และแรงดันบริดจ์ U_b ของเซนเซอร์ MR จะถูกปรับให้เหมาะสมตามนั้น ส่งผลให้ได้ค่าแรงดันเอาต์พุตที่คงที่ หลังจากการปรับแล้ว จะได้ค่าขณะหนึ่งใหม่ที่ดียิ่งขึ้น

Power Sense Function

ผลิตภัณฑ์ AMS ทั้งหมดติดตั้งสายเพาเวอร์เซนส์ (ดูผังพินสำหรับฟีดแบ็กแรงดันจ่ายไฟ) เพื่อชดเชย แรงดันตกในสายจ่ายไฟที่ยาว หากตัวควบคุมที่ใช้งานรองรับฟังก์ชันนี้ เราขอแนะนำให้ใช้งานเพื่อ รับประกันการทำงานที่เชื่อถือได้ของหัวอ่าน

Accuracy Class

ระดับความแม่นยำระบุความคลาดเคลื่อนในการวัดสูงสุดที่คาดว่าจะเกิดขึ้นของระบบภายใต้เงื่อนไข การทำงานที่กำหนดไว้ ระบบวัดระยะทางที่มีระดับความแม่นยำ 5 µm อนุญาตให้มีความคลาดเคลื่อน ±5 µm เพื่อวัตถุประสงค์ในการเปรียบเทียบ ระดับความแม่นยำจะถูกระบุโดยอ้างอิงจากความยาว อ้างอิง 1 เมตร

Resolution

ความละเอียดอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งที่เล็กที่สุดที่สามารถวัดได้ในระบบวัด โดยถูก กำหนดโดยคาบสัญญาณอนาล็อก ตัวประกอบการแทรกค่า และขั้นตอนการประเมิน (เวลาอินทิเกรต หรืออัตราการสุ่มตัวอย่าง) ตัวอย่างเช่น เมื่อตัวประกอบการแทรกค่าถูกตั้งไว้ที่ 100 และคาบ สัญญาณเข้าเป็น 200 µm คาบสัญญาณออกจะเป็น 2 µm และเมื่อใช้การประเมินสี่ขอบในตัวควบคุม ความละเอียดจะเป็น 0.5 µm

Sampling Rate

อัตราการสุ่มตัวอย่างอธิบายถึงความถี่ที่สัญญาณอนาล็อกถูกสุ่มตัวอย่างต่อช่วงเวลา โดยทั่วไป ช่วงเวลาคือหนึ่งวินาที ดังนั้นหน่วยของอัตราการสุ่มตัวอย่างคือ Hz ตามทฤษฎีบทไนควิสต์-แชนนอน ความถี่การสุ่มตัวอย่างควรเป็นอย่างน้อยสองเท่าของความถี่สัญญาณต้นฉบับเพื่อรับประกันการ สร้างสัญญาณต้นฉบับขึ้นใหม่ได้อย่างเกือบสมบูรณ์

ข้อผิดพลาดจากการกลับทิศ/ฮิสเทอรีซิส

หากทำการวัดความแม่นยำในการจัดตำแหน่งซ้ำๆ สลับกันในทิศทางตรงข้ามโดยใช้ชุดทดสอบที่ เหมาะสมในแต่ละกรณี จะสามารถหาผลต่างตำแหน่งเฉลี่ยของระบบวัดระยะทางระหว่างการเข้าใกล้ จากด้านขวาและการเข้าใกล้จากด้านซ้ายได้ ผลต่างนี้เรียกว่าข้อผิดพลาดจากการกลับทิศหรือ ฮิสเทอรีซิส SCHNEEBERGER ระบุค่านี้ไว้ในเอกสารข้อมูลทางเทคนิคของตน ความสามารถทำซ้ำ แบบทิศทางเดียวโดยทั่วไปจะต่ำกว่าค่าฮิสเทอรีซิสที่ระบุไว้อย่างมีนัยสำคัญ

Repeatability

ความสามารถทำซ้ำแบบทิศทางเดียวของระบบวัดโดยทั่วไปเข้าใจว่าเป็นความสามารถของระบบ เฉพาะในการทำผลลัพธ์ซ้ำภายใต้เงื่อนไขสภาพแวดล้อมที่เหมือนกันทุกประการ ในการประเมินนี้ ต้องทราบค่าความคลาดเคลื่อนในการวัดและนำมารวมไว้ในการวิเคราะห์ ความสามารถทำซ้ำของ เครื่องมือกลสามารถกำหนดได้โดยใช้วิธีการง่ายๆ สำหรับตำแหน่งเฉพาะและทิศทางการเคลื่อนที่ เฉพาะ ในการประเมินความสามารถทำซ้ำ จะทำการวัดหลายครั้งจนเสร็จสมบูรณ์ และคำนวณค่า เฉลี่ยเลขคณิตกับส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

แผนภาพการวัดฮิสเทอรีซิสและความสามารถทำซ้ำ

Referencing

ระบบวัดแบบเพิ่มค่า (เช่น AMS-3B และ AMS-4B) ไม่สามารถระบุตำแหน่งสัมบูรณ์ได้หลังจากเปิด เครื่อง ดังนั้นจึงมีการเพิ่มแทร็กแม่เหล็กอีกแทร็กหนึ่งเข้าไปในแทร็กเพิ่มค่า นั่นคือแทร็กอ้างอิง จุดอ้างอิงเดี่ยว ตารางจุดอ้างอิง หรือจุดอ้างอิงแบบเข้ารหัสระยะทาง สามารถกำหนดไว้บนแทร็ก อ้างอิงนี้ได้ จำเป็นต้องมีการเคลื่อนที่อ้างอิงเพื่ออ้างอิงระบบ

จากนั้นตัวนับสามารถใช้สัญญาณอ้างอิงในการปรับตัวนับภายในให้เป็นค่าที่กำหนดไว้ได้ ในกระบวนการนี้ ตัวนับจะรับรู้ตำแหน่งสัมพัทธ์ที่กำหนดไว้ล่วงหน้าของสัญญาณเพิ่มค่าที่มีต่อกัน ซึ่งโดยทั่วไปคือ SIN = COS และทั้งสองมีค่ามากกว่าศูนย์ เป็นข้อมูลเพิ่มเติม REF = "high" รูปต่อไปนี้แสดงเส้น ทางสัญญาณที่กลับขั้ว ซึ่งหมายถึงค่าลบของสัญญาณที่แสดงไว้

อินเทอร์เฟซแรงดันอนาล็อก TSU/TRU/TMI ที่มีคาบสัญญาณ 200 µm

จุดอ้างอิงเดี่ยว

จุดอ้างอิงเดี่ยวแสดงถึงฟังก์ชันที่ง่ายที่สุดของแทร็กอ้างอิง ซึ่งสามารถกำหนดไว้ที่ตำแหน่งใด ก็ได้บนสเกล ที่ SCHNEEBERGER จุดอ้างอิงประกอบด้วยเครื่องหมายอ้างอิงแม่เหล็กสามจุด ซึ่งถูก สุ่มตัวอย่างโดยใช้บริดจ์ MR แยกต่างหากโดยไม่มีการหาค่าเฉลี่ย จุดอ้างอิงหนึ่งแสดงถึงขอบขาขึ้น ของพัลส์อ้างอิง อีกจุดหนึ่งคือขอบขาลง จุดอ้างอิงที่สามซ้ำซ้อนกัน ใช้เพื่อเพิ่มความน่าเชื่อถือ ในการทำงานของระบบระบุจุดอ้างอิง

ระบบระบุจุดอ้างอิง

Reference Point Grid

ในกรณีของตารางจุดอ้างอิง จุดอ้างอิงหลายจุดจะถูกกำหนดไว้ในระยะห่างที่เท่ากันตลอดแนวสเกล ลูกค้าจะเลือกจุดอ้างอิงจุดใดจุดหนึ่งเพื่อใช้อ้างอิงแกน

เมื่อเทียบกับจุดอ้างอิงเดี่ยว ข้อดีของตารางประการแรกคือการย่นระยะชักอ้างอิงโดยการนำชิ้นส่วน เสริมภายนอก (แคม สวิตช์ตรวจจับใกล้ ฯลฯ) มาใช้อย่างเจาะจง แต่ยังรวมถึงความสามารถในการ ทำงานของแคร่วัดหลายตัวบนรางนำเดียวกันด้วย เพื่อจุดประสงค์นี้ จุดอ้างอิงเดี่ยวตลอดแนวสเกล จะถูกกำหนดให้กับแคร่วัดที่แตกต่างกันสำหรับการอ้างอิงที่เกี่ยวข้อง

Distance Coding

ในกรณีของจุดอ้างอิงแบบเข้ารหัสระยะทาง จุดเหล่านี้จะถูกจัดวางบนสเกลเพื่อให้ระยะห่างระหว่าง จุดอ้างอิงสองจุดเกิดขึ้นเพียงครั้งเดียวเท่านั้น ตัวอย่างเช่น หากคุณผ่านจุดอ้างอิงสามจุดบนรางนำ ของระบบวัดระยะทาง ตัวควบคุมสามารถคำนวณตำแหน่งสัมบูรณ์ได้ นี่เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ ผู้ผลิตตัวควบคุมจำนวนมากรองรับ

ค่า 100 มักถูกกำหนดเป็นคาบพื้นฐาน ซึ่งแสดงถึงระยะทางที่ต้องเคลื่อนที่ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด เพื่อให้การอ้างอิงเสร็จสมบูรณ์ คาบพื้นฐานกำหนดความยาวสูงสุดที่สามารถเข้ารหัสได้ สำหรับแกน ที่สั้น การเลือกคาบพื้นฐานที่เล็กกว่าเป็นทางเลือกที่เหมาะสมเพื่อลดระยะทางการเคลื่อนที่สูงสุดที่ จำเป็น

ดังนั้น SCHNEEBERGER จึงนำเสนอจุดอ้างอิงแบบเข้ารหัสระยะทางตามความต้องการของลูกค้า ด้วยคาบพื้นฐานที่แตกต่างกันสำหรับผลิตภัณฑ์ AMS ของตน

แผนภาพหลักการเข้ารหัสระยะทาง

Absolute Coding

สำหรับระบบวัดแบบสัมบูรณ์ จะใช้แทร็กที่มีการเข้ารหัสสัมบูรณ์แทนแทร็กอ้างอิง ระบบเข้ารหัสนี้ ถูกนำไปใช้แบบอนุกรมบนแทร็กเดียว หรือแบบขนานบนหลายแทร็ก ตามทฤษฎีแล้ว ควรจะสามารถวัด ระยะทางได้โดยใช้แทร็กนี้เพียงอย่างเดียว แต่เนื่องจากความละเอียดของรหัสนี้ค่อนข้างน้อย แทร็ก เข้ารหัสสัมบูรณ์จึงมักถูกรวมเข้ากับแทร็กเพิ่มค่า ดังนั้นรหัสสัมบูรณ์จึงกำหนดคาบสัญญาณที่ระบบวัด อยู่ในนั้น และความละเอียดละเอียดภายในคาบสัญญาณนั้นได้มาจากการแทรกค่าสัญญาณเพิ่มค่า

กราฟิกต่อไปนี้แสดงตัวอย่างของระบบเข้ารหัส:

Serial-coded

แทร็กแทรกค่าเข้ารหัสแบบอนุกรม

Component Description:

1 = แทร็กแทรกค่า

2 = โซนที่ไม่ได้ทำแม่เหล็ก

3 = แทร็กสัมบูรณ์

Parallel-coded

จานพัลส์เข้ารหัสแบบขนาน

Features:

การจัดวางแบบหลายแทร็ก

สามารถระบุตำแหน่งสัมบูรณ์ได้โดยตรงที่ตำแหน่งใดก็ได้

ในกรณีของแทร็กเข้ารหัสแบบอนุกรม ตำแหน่งสัมบูรณ์สามารถระบุได้โดยการเปรียบเทียบคาบสัญญาณ ที่ต่อเนื่องกันสองคาบเท่านั้น ดังนั้น แม้ว่าจะทราบตำแหน่งสัมบูรณ์แล้ว ก็ยังมีการใช้สองวิธีที่แตกต่าง กัน

ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือการใช้เซนเซอร์ที่ยาวเพียงพอเพื่อครอบคลุมรหัสที่จำเป็นสำหรับการระบุ ตำแหน่งสัมบูรณ์ ดังนั้น เซนเซอร์เหล่านี้จึงสามารถระบุตำแหน่งสัมบูรณ์ได้โดยตรงที่ตำแหน่งใดก็ได้

อีกความเป็นไปได้หนึ่งคือการสร้างวงจรอิเล็กทรอนิกส์ประมวลผลบนพื้นฐานสองช่องสัญญาณ แม้ใน ขณะที่เครื่องปิดอยู่ ช่องสัญญาณหนึ่งจะทำงานอยู่เสมอ (สำรองด้วยแบตเตอรี่) และตรวจจับการ เปลี่ยนแปลงตำแหน่งใดๆ ของแกน เมื่อเครื่องเปิดขึ้น ข้อมูลตำแหน่งความละเอียดต่ำนี้จะถูกรวม เข้ากับข้อมูลตำแหน่งความละเอียดสูงจากอีกช่องสัญญาณหนึ่ง เพื่อให้ได้ตำแหน่งสัมบูรณ์ที่ถูกต้อง

SCHNEEBERGER ใช้การสแกนแบบสำรองด้วยแบตเตอรี่สำหรับการระบุตำแหน่งสัมบูรณ์ เพื่อจุดประสงค์ นี้ แทร็กอ้างอิงแบบเข้ารหัสระยะทางพิเศษจะถูกนำไปใช้บนรางนำในฐานะแทร็กสัมบูรณ์ ระบบวัดจะ กำหนดระยะห่างระหว่างเครื่องหมายอ้างอิงที่อยู่ติดกันสามจุดในระหว่างกระบวนการนี้ และกำหนด ตำแหน่งสัมบูรณ์ขณะหนึ่งโดยการจับคู่ค่าที่กำหนดได้กับเมทริกซ์ที่จัดเก็บไว้ ในตัวอย่างนี้ หัวอ่านจะ ผ่านเครื่องหมายอ้างอิงสามจุด และกำหนดระยะห่างของทั้งสามคือ "1" (Code Y) และ "5" (Code X) ตำแหน่งสัมบูรณ์ "Pos 1:5" สามารถกำหนดให้กับค่าที่วัดได้ทั้งสองนี้ในเมทริกซ์สองมิติได้

ตัวอย่างการกำหนดตำแหน่งด้วยวิธีการสแกนแบบสำรองด้วยแบตเตอรี่

ความคลาดเคลื่อนในการวัดระยะทางมิติเดียว

Two-dimensional Matrix

เพื่อประเมินคุณภาพของสเกลวัด SCHNEEBERGER ใช้ขั้นตอนที่รองรับ "แนวทาง VDI/VDE 2617 สำหรับการตรวจสอบการวัดระยะทางโดยใช้ DIN EN ISO 10360-2" ในกระบวนการนี้ จุดเน้นอยู่ที่ การได้รับประโยชน์สูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับลูกค้าในแง่ของข้อกำหนดทางเทคนิค ข้อมูลทางเทคนิค ใช้ข้อกำหนดความคลาดเคลื่อนในการวัดระยะทางที่แตกต่างกันสามแบบ:

• ค่าเบี่ยงเบนเป็นคาบ
• ความคลาดเคลื่อนในการวัดระยะทางตลอดเส้นทาง 40 mm
• ความคลาดเคลื่อนในการวัดระยะทางตลอดเส้นทาง 1 m

เพื่อปกป้องคุณภาพของสเกล จะมีการกำหนดเส้นโค้งขีดจำกัดสำหรับความคลาดเคลื่อนที่ยอมรับได้ เส้นโค้งขีดจำกัดและความคลาดเคลื่อนในการวัดสำหรับความยาวอ้างอิงที่แตกต่างกันซึ่งลูกค้ามัก ใช้กันทั่วไปนั้นแสดงไว้ในกราฟ

ดังนั้น การแทรกค่าระหว่างข้อกำหนดของระบบวัดของ SCHNEEBERGER จึงเป็นสิ่งที่อนุญาตได้

Periodic Deviations

ระบบวัดระยะทางแบบเพิ่มค่าทั้งหมดมาพร้อมกับผลของค่าเบี่ยงเบนเป็นคาบ ซึ่งความยาวคลื่นตรงกับ พิตช์ของสเกลหรือเศษส่วนของพิตช์สเกลพอดี ค่าเบี่ยงเบนเป็นคาบนี้ หรือค่าเบี่ยงเบนคลื่นสั้น เกิดจาก ความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยในเซนเซอร์หรือการประมวลผลสัญญาณไฟฟ้า ดังนั้น สัญญาณไซน์และ โคไซน์จึงเบี่ยงเบนไปจากรูปแบบที่ถูกต้องทางคณิตศาสตร์ ค่าเบี่ยงเบนสามารถจำแนกตามลำดับ (ฮาร์มอนิก) ได้

Interpolation Error

หากค่าเบี่ยงเบนเป็นคาบเกิดขึ้นเฉพาะในระหว่างการแปลงเป็นดิจิทัลและการคำนวณตำแหน่งเท่านั้น เราเรียกสิ่งนี้ว่าข้อผิดพลาดจากการแทรกค่า ในบางกรณี สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้ง่ายเมื่อวงจรตัวส่ง และตัวรับไม่ตรงกันอย่างแม่นยำ

ข้อผิดพลาดของตัวเปรียบเทียบ / ข้อผิดพลาดแอบเบ

ข้อผิดพลาดของตัวเปรียบเทียบ หรือที่เรียกว่าข้อผิดพลาดแบบแอบเบ (Abbe error) คือค่าเบี่ยงเบน เชิงระบบที่เกิดขึ้นเมื่อแกนของมาตรฐานความยาวและแกนของมาตรฐานระยะทางไม่ตรงกัน สาเหตุของ ค่าเบี่ยงเบนคือการเคลื่อนที่แบบหมุนเล็กน้อยในการออกแบบแกน ซึ่งส่งผลกระทบต่อผลการวัด