Badanie optycznych czujników przemieszczeń liniowych
i kątowych
Błocki Łukasz
Dmitriew Adam
Kokieć Karol
Małkowski Marek
W ćwiczeniu należało poprzez wykonanie serii pomiarów zweryfikować dokładność pomiarów uzyskiwanych za pomocą liniowego czujnika przemieszczenia (liniału optycznego)
Do zliczania impulsów stosowane są liczniki rewersyjne (dwukierunkowe), a impulsom
nadawany jest znak plus lub minus, zaleŜnie od kierunku przesunięcia. Do wykrywania
kierunku ruchu potrzebne są sygnały z dwu fotoelementów tak ustawionych, aby dostarczały
przebiegów przesuniętych w fazie o 90°. Jak widać z rys. 4.2, sygnał U1 z pierwszego
fotoelementu wyprzedza w fazie sygnał U2 z drugiego fotoelementu przy ruchu w kierunku
dodatnim, a jest opóźniony w fazie przy ruchu w kierunku ujemnym. Dla uzyskania
przebiegów przesuniętych w fazie o 90º fotoelementy są ustawione tak, aby odległość między
nimi wynosiła (n + 1/4)_a. gdzie _a jest miarą łukową odpowiadającą jednej działce, lub
fotoelementy są ustawione w linii, a działki na tarczy są wykonane tak, jak na rys.4.1.
Dokładność pomiaru przesunięć opisaną metodą zaleŜy od dokładności naniesienia działek
pomiarowych i nie moŜe być lepsza niŜ ± 1/4 działki elementarnej. Uzyskiwane są
dokładności rzędu pojedynczych minut kątowych.
Rozwój cyfrowych urządzeń do pomiaru przesunięć związany jest z wymaganiami
stawianymi przez urządzenia sterowania programowego: obrabiarek, urządzeń spawalniczych, robotów i in. W urządzeniach tych, przede wszystkim w obrabiarkach, trzeba mierzyć duŜe przesunięcia liniowe (dochodzące niekiedy do kilku metrów) z dokładnością rzędu kilku mikrometrów. Przy takich wymaganiach zawodzą metody analogowe, a przejście -za pomocą przekładni śrubowej -na pomiar przesunięcia kątowego teŜ wprowadza za duŜe błędy.
Należy podać, że weryfikacja dokładności pomiarów za pomocą liniału (z przetwornikiem przesunięć w formie 3-segmentowego zestawu wyświetlaczy-dokładność 0,005 mm) następowała za pośrednictwem umieszczenia badanego zestawu pomiarowego w bardzo precyzyjnym mikroskopie, wyposażonym w zestaw okularów optycznych oraz Spiralę Archimedesa (dokładność wskazań 0,001 mm, czyli pięciokrotnie większa niż w przypadku przetwornika elektronicznego zliczającego impulsy świetlne).
Widok liniału optycznego oraz przetwornika elektronicznego wyników:
W ćwiczeniu uzyskano następujące wyniki pomiarów:
I Pełen zakres pomiarowy:
wyświetlacz
mikroskop
Δ mikroskop
0,0000
7,0143
-
10,0000
17,0173
10,0030
20,0000
26,9761
9,9588
30,0000
36,9753
9,9992
40,0000
46,9829
10,0076
50,0000
56,9828
9,9999
60,0000
66,9842
10,0014
70,0000
76,9840
9,9998
80,0000
86,9916
90,0000
96,9916
100,0000
106,9899
9,9983
110,0000
116,9929
120,0000
126,9925
9,9996
130,0000
136,9925
140,0000
146,9984
10,0059
150,0000
157,0037
10,0053
160,0000
167,0184
10,0147
170,0000
177,0211
10,0027
180,0000
187,0266
10,0055
190,0000
197,0295
10,0029
II Najgorszy przedział 150-160 mm:
157,0242
151,0000
158,0230
0,9988
marrco