Конспект лекций по КММ

Т а б л и ц а 13.4

Технические характеристики преобразователей линейных перемещений

ЛИР – 128А-3

Рис. 13.15

ЛИР – 137А

Рис. 13.16

ЛИР – 158А-1

Рис. 13.17

ЛИР – 180-1

Рис. 13.18

ЛИР – 190А

Рис. 13.19

ЛИР – 1170А

Рис. 13.20

ЛИР – 219А

Рис. 13.21

ЛИР – 237А-3

Рис. 13.22

Т а б л и ц а 13.5

Технические характеристики преобразователей угловых перемещений

При поступательном движении выходного звена мехатронного модуля и использовании фотоимпульсного датчика или преобразова-

теля линейного перемещения величину его перемещения S можно определить в виде, мкм:

S dT n,

где dT – дискретность преобразователя, мкм, (табл.13.4); n – число дискрет, соответствующее перемещению звена.

При вращательном движении угол поворота звена определяют по формуле, рад:

где dT=4nT – дискретность преобразователя, дискрет/об; n – число дискрет, соответствующее углу поворота звена; nт – число периодов выходного сигнала за один оборот преобразователя движения (табл.

13.6).

Для приема и обработки электрических сигналов, поступающих от оптоэлектронных преобразователей линейных и угловых перемещений, и осуществления визуализации на цифровом табло полученной информации применяют устройства цифровой индикации (УЦИ).

УЦИ могут быть использованы в качестве специализированных комплектующих изделий в составе информационно-измерительных систем различных машин и приборов при измерении и контроле механических перемещений.

Применение цифрового отсчета вместо визуального съема показаний со шкал лимбов предотвращает субъективные ошибки считывания, значительно уменьшает утомляемость, позволяет производить контроль без остановки технологического процесса и без периодического измерения размеров обрабатываемых деталей с помощью универсальных измерительных средств.

В основе схемотехники УЦИ, выпускаемых СКБ ИС, использован широко распространенный микроконтроллер с ядром 8051, позволяющий создавать как универсальное, так и специализированное программное обеспечение. Светодиодные индикаторы фирмы Hewlett Packard обеспечивают хорошую яркость и разборчивость вывода информации.

Возможность встраивания в УЦИ последовательного канала RS232 и различных элементов ввода/вывода позволяют взаимодействовать УЦИ с другими устройствами.

Устройства цифровой индикации выпускают нескольких типов, рассчитанных на работу с одним, двумя или тремя преобразователями, способных одновременно контролировать перемещение по одной, двум или трем осям соответственно.

СКБ ИС выпускает простейшие по своим функциональным возможностям УЦИ серий ЛИР-510, ЛИР-520, ЛИР-530. Базовый набор функций этой серии УЦИ включает:

обнуление текущего значения в любом месте контролируемого перемещения;

осуществление контроля текущего положения рабочего органа относительно положения референтной метки преобразователя;

работа в приращениях.

Дальнейшим развитием УЦИ в плане их функциональных возможностей является серия ЛИР-511, ЛИР-521, ЛИР-531. Они имеют на передней панели цифровую клавиатуру и ряд функциональных кнопок. Это позволяет наряду с универсальностью приборов этой серии ввести в них ряд специфических функций, связанных с особенностями эксплуатации.

В базовый набор функций этой серии УЦИ, кроме возможностей, присущих простейшим моделям, включены:

предустановка текущего значения показателей индикатора;

предустановка положения референтной метки;

задание и изменение направления отсчета;

удвоение показателей отсчета (функция удобна при измерениях, связанных с телами вращения);

компенсация люфта;

компенсация систематической погрешности;

компенсация размера инструмента;

сохранение всех параметров в энергонезависимой памяти. Кроме индикационных устройств СКБ ИС выпускают серию

приборов ЛИР-512, ЛИР-522, ЛИР-532.

Включая в себя весь вышеперечисленный набор функций эти устройства обладают способностью вырабатывать в соответствии с заданием управляющие сигналы, выполняя тем самым не только индикационные функции, но и функции управления.

Для приема внешних сигналов от различного рода путевых выключателей или дополнительных органов управления в УЦИ предусмотрена установка 16-ти приемников внешнего сигнала.

Отдельно выделяется ряд УЦИ, использующих в качестве датчиков квазиабсолютные и абсолютные преобразователи угла и положения. Такие приборы образуют серию УЦИ ЛИР-515, ЛИР-

525, ЛИР-535.

Использование подобных систем связано с требованиями некоторых технологических процессов сразу после подачи питающе-

го напряжения определить точное положение рабочих органов в пространстве без каких-либо перемещений.

Все УЦИ выпускают с фиксированной разрешающей способностью (дискретностью). Это означает, что дискретность dT подключаемого преобразователя должна соответствовать дискретно-

сти dинд для входного сигнала УЦИ и не изменятся в процессе эксплуатации.

В случае использования линейного преобразователя перемещения его разрешающая способность γ определяет минимальновозможную дискретность dинд измеряемого значения.

При использовании углового преобразователя в качестве преобразователя линейных перемещений дискретность dинд измеряемого значения перемещения можно рассчитать по формуле, мкм:

где L – линейное перемещение за один оборот преобразователя, мм (например, шаг резьбы винта); nт – число периодов выходного сигнала за один оборот преобразователя движения (табл. 13.6).

Стандартный ряд дискретностей dинд для УЦИ при измерении линейных перемещений: 0,1 мкм, 0,5 мкм, 1 мкм, 10 мкм.

Если угловые преобразователи перемещения используют в качестве датчика угла поворота, то nт – число периодов выходного сигнала за один оборот преобразователя (паспортное значение) - определяет дискретность индицируемого угла поворота. В зависимости от модификации УЦИ могут индицировать угол в градусах и долях градуса, либо в градусах, угловых минутах и угловых секундах. Стандартный ряд дискретностей dинд для измерения угла:

0,0001о, 0,0002о, 0,0005о, 0,001о, 0,002о, 0,005о, 0,01о.

УЦИ, рассчитанные на работу с преобразователями перемещений в типовом исполнении имеют максимально допустимую частоту входного сигнала равную fmax = 0,6 МГц, что соответствует частоте смены фаз входного сигнала 2,4 МГц. Исходя из этого, можно рассчитать максимально допустимую линейную скорость измерительной системы при использовании линейного преобразователя, м/с:

Vmax = 4 · fmax · dинд.

Т а б л и ц а 13.6

Число периодов nт выходного сигнала преобразователей угловых перемещений

351