Главная  Журналы 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 [ 146 ] 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166





Рис. 11.12. Цифровые измерительные устройства для перемещений:

а ™ цифровой микрометр; б - цифровой штангенциркуль; о - цифровой растровый тре.1соорди-натный измеритель больших перемещений; г - малогабаритные высокоточные цифровые измерители угла.

Цифровые измерители угловых перемещений уже более двух десятилетий широко применяются в различных автоматических устройствах, металлорежущих станках с цифровым программным управлением и др. устройствах. Киевским ПО «Точэлектроприбор», например, выпускаются цифровые измерители перемещений подвижных узлов металлорежущих станков и измерительных машин типа Ф 5262 со ступенями квантования 1, 0,5 н 0,2 мкм н числом ступеней 10.

В последние годы широкое развитие получили цифровые высокоточные измерители линейных перемещений: одно-, двух- и трехкоординатные, как миниатюрные, так и оптимальных габаритных размеров, способствующие повышению производительности труда при изготовлении н контроле изделий машиностроения.

Для измерения перемещений разработаны цифровые измерительные устройства нескольких типов:

цифровые ручные микрометры для измерения размеров деталей длиной до 25 мм с погрешностью 0,001 и 0,0005 мм (рис. 11.12,а);

цифровые штангеи-циркули для измерения размеров до 150 мм с погрешностью до 0,001 мм (рис. 11.12,6):

цифровые измерители больших перемещений до нескольких метров с погрешностью 0,01 мм, с прозрачными штриховыми растровыми мерами (рис. 11.12,е);



цифровые измерители угловых перемещений с погрешностью до 0,05 (рис. 1.12, г);

координатные измерительные машины (КИМ) для определения размеров допусков и профилей исследуемой детали. Предназначаются они главным образом для приемочного контроля деталей со сложным профилем, например, лопаток турбин;

измерительные роботы, автоматические координатные измерительные машины с хорошими манипуляциониыми свойствами, высокими скоростями перемещений и измерений, возможностью установки в произвольном положении по отношению к измеряемому изделию с погрешностью до 2...3 мкм обеспечивают наряду с КИМ решение большинства задач метрологического обеспечения гибких автоматизированных производств (ГАП).

Аналогично любому цифровому устройству кодирующие преобразователи перемещений основаны на квантовании, кодировании и использовании основных методов измерения-сопоставления и уравновешивания, однако обладают рядом специфических особенностей.

Рассмотрим основные принципы квантования, методы автоматического измерения угловых и линейных перемещений и их особенности.

Основные принципы квантования, используемые в кодирующих преобразователях перемещений

Длина и угол как физические величины наиболее удобны для квантования, т. е. разделения на одинаковые известные по размеру интервалы нанесением меток, различаемых оператором или автоматическим устройством. Эти величины характеризуются легко реализуемым свойством аддитивности и воспроизводятся в настоящее время с наиболее высокой точностью на основе точно известных физических констант.

Квантование производится прежде всего при создании образдовой величины с заданным известным размером. В автоматических мерах перемещения, предназначенных для "автоматических кодирующих преобразователей перемещений (КПП), изменение выходного значения меры «о или /о на одну ступень квантования или qt представляется обычно электрическим импульсом.

В таких мерах используются чувствительные элементы, вьздающие импульс при изменении перемещения / или угла а на ступень квантования.

При квантовании угла или линейного перемещения для генерации импульсов в преобразователях используются следующие физические принципы: •

1) в контактных - чередование одинаковых по длине участков деталей различной электрической проводимостью (рис. 11.13,а), минимальная ступень квантования приблизительно равна 0,5...0,3 мм. Конструктивной разновидностью контактного преобразователя перемещение - код является преобразователь / - К со столбиком проводящей жидкости. Известно, что многие неэлектрические величины преобразуют в изменение высоты столбика жидкости, например, температуру, давление, угол крена и др. Высоту столбика жидкости можно преобразовать в код единичный или цифровой;

2) в фотоэлектрических - чередование прозрачных и непрозрачных участков детали (рис. 11.13,6), ширина щели 0,004 мм и менее. В фотоэлектрических преобразователях с оптическими волокнами минимальный диаметр оптического волокна (20 мкм) равен их минимальной ступени квантования;

3) в индукционных: а) чередование участков диэлектрика и металла, экранирующего действие высокочастотных магнитных потоков (рис. 1ЫЗ, в); б) чередование витков обмотки, в которых изменяется на противоположную фаза магнитного потока (рис. 11.13, е). Для увеличения выходного сигнала зигзагообразная обмотка выполняется и на статоре и на роторе устройства; в) чередование участков, изготовленных из материалов с различной степенью магнитной проницаемости - диамагнитных и ферромагнитных (рис. 11.13,5);

4) в магнитных - чередование участков с различной степенью намагниченности материала (рис. 11.13, е), минимальная степень квантования 0,008 мм;

5) в емкостных - чередование положений с большей и меньшей емкостью между деталями (рис. 11.13,эк);

6) в электронно-лучевых - чередование участков, реагирующих и не реагирующих на воздействие электронного луча (рис. 11.13,s);




-"mil

<Ротоз/1емет

@ 9 Ш Интерференционная полоса

-Управляющие сигналы

12 345

S 7 8 9 10

1 2 3 4 5 I I I I I

I I I

Выходной

числоимпульсный

Рис. 11.13. Схематическое устройство квантующих преобразователей угла поворота в число

импульсов:

а - контактного; б-фотоэлектрического: в- индукционного с экранированием высокочастотных магнитных потоков; а -индукционного с использованием витков обмотки, в которых изменяется фаза магнитного потока; д - индукционного с использованием чередования участков с различной степенью магнитной проницаемости; е - магнитного с различной степенью намагничивания твердомагнитяого материала; ж - емкостного; а - электрон но-лучевого, использующего чередование участков экрана, реагирующих и ие реагирующих на воздействие электронного луча; и - оптоэлектронного иитерференционяого; к - оптоэлектронного иа приборе с зарядовой связью.

7) в оптоэлектрониых - чередование темных и светлых участков бегущей интерференционной полосы, воздействующих на фотоэлемент. Шаг интерференционной полосы соответствует ступени квантования, равной примерно 0,0005 мм, что обеспечивает наиболее точное измерение перемещения (рис. 11.13,ы). В опто-электрических интерференционных квантующих преобразователях мерой служит Длина Световой волны, известная с высокой степенью точности. В простейшем





0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 [ 146 ] 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166