Układy pomiarowe położenia i przemieszczenia zespołów ruchu maszyn manipulacyjnych

Informacje generowane przez te układy wykorzystywane są w pętli sprzężenia zwrotnego serwonapędów i umożliwiają regulację położenia organu wykonawczego serwonapędu. 

W strukturze funkcjonalnej układu pomiarowego położenia i przemieszczenia występują:

a) czujnik pomiarowy przekształcający parametr ruchu (przemieszczenie, prędkość) na inną wielkość fizyczną,
b) układ zasilająco-przekształcający (przetwornik) – układ umożliwiający uzyskanie elektrycznego sygnału pomiarowego.

Ze względu na specyfikę pracy jednostek kinematycznych maszyn manipulacyjnych układom pomiarowym w nich stosowanym stawia się następujące wymagania:

1) duży zakres pomiarowy (osiągający kilka metrów w przypadku robotów bramowych),
2) wysoka dokładność pomiaru wynosząca dla przemieszczenia liniowego od 10-4 do 10-5 (co oznacza dokładność pomiaru 0,1 do 0,01 [mm] na długości 1[m] ), a dla przemieszczenia kątowego 10-3 (tzn.1/1000 obrotu),
3) przystosowanie do pracy w warunkach trudnych, w środowiskach o dużym zapyleniu, wysokiej temperatury, zagrożenia wybuchem i pożarem, wibracji, dynamiczne zmiany prędkości i przyspieszenia,
4) sygnał wyjściowy elektryczny, dogodny do dalszego przetwarzania.

Cechą charakterystyczną działania maszyn manipulacyjnych jest rozpoczynanie pracy (również po zaniku napięcia) od punktu bazowego (tzw. referencyjnego), w którym następuje wyzerowanie liczników i inicjacja działania układu pomiarowego.

Zadaniem układów pomiarowych stosowanych w zespołach ruchu jest pomiar przemieszczenia liniowego i kątowego (również prędkości i przyspieszeń). Najczęściej stosowane są:

a) potencjometry pomiarowe obrotowe – układy pomiarów absolutnych w napędach ruchu lokalnego, np. w napędach ruchu obrotowego chwytaków, gdy zakres obrotu nie przekracza 3600; negatywną właściwością potencjometrów jest ich niska trwałość spowodowana wycieraniem się styków,

b) selsyny przelicznikowe (rezolwery) - selsyny są jednym z bardziej rozpowszechnionych układów pomiarowych ze względu na następujące zalety: 

− bardzo wysoka dokładność pomiaru (5 minut kątowych, tzn. 1/1000 obrotu),

− duża trwałość i niezawodność wynikająca z braku części zużywających się (bezstykowe przekazywanie napięcia indukowanego w wirniku),

− prosty układ przetwarzania sygnałów pomiarowych,

− niska cena,

c) induktosyny liniowe i obrotowe – induktosyny są indukcyjnymi czujnikami do bezpośredniego pomiaru przemieszczeń liniowych (induktosyn liniowy) (rys.4.21) lub kątowych (induktosyn obrotowy) (rys. 4.22), dokładność induktosynów liniowych wynosić
może ± 2,5 [μm], a induktosynów obrotowych ± 3′, zakres pomiarowy do 1800 [mm]

d) fotoelektryczne przetworniki impulsowe - mogą być wykorzystywane do pomiaru przemieszczenia kątowego (przetwornik obrotowo – impulsowy) oraz przemieszczenia linowego (liniał kreskowy - zakres pomiarowy do 3 [m]); zalety fotoelektrycznych
przetworników obrotowo- impulsowych:

− wysoka niezawodność działania, odporność na zakłócenia,
− prosty montaż i ochrona przed zanieczyszczeniami,
− wysoka rozdzielczość (do 1/5000 obrotu, zwykle 1/1000),
− wysokie dopuszczalne parametry ruchu (prędkość, przyspieszenie),
− niski koszt.

Opracowanie na podstawie materiałów KOWEZiU.