Оптическая линейка: принцип действия, виды, как выбрать

Устройство цифровой индикации SDS6-2V на 2 оси

Точность обработки деталей на металлорежущем оборудовании отслеживается с помощью оптоэлектронных датчиков оптической линейки, установленной на станине станка. Аналоговый сигнал с датчика поступает на устройство цифровой индикации (УЦИ), преобразуется в цифровой и визуализируется в виде числовых значений перемещения инструмента или детали по осям подач.

Устройство оптической линейки достаточно простое, но надежное, обеспечивающее высокую точность (до долей мкм) измерений. Ее основные элементы: прозрачная линейка с нанесенной микроскопической штриховкой и оптическая считывающая головка, перемещающаяся вдоль линейки. Считыватель при своем движении реагирует на череду рисок и промежутков, аналоговый сигнал по кабелю передается к устройству цифровой индикации. УЦИ преобразует количество пройденных линий в цифровую информацию и выводит на свой дисплей. Линейка имеет от одной до нескольких референтных точек для установки начала отсчета перемещения (нуля координат).

Оптические измерители (линейки) широко применяются как в новом оборудовании, так и при переоснащении и модернизации старого станочного парка. Экономический эффект при применении линейных оптических датчиков напрямую связан с повышением производительности металлообработки и упрощением работы оператора.

Все устройства цифровой индикации (УЦИ) в продаже от компании «Станкомашкомплекс» можно посмотреть по ссылке — /katalog-stankov/tokarnye/misc/.

Основные параметры оптической линейки

• Рабочая длина.
• Точность.
• Тип сигнала.
• Дискретность измерения.

Оптическая линейка KA600

Рабочая длина

Длина оптической линейки должна быть больше, чем паспортный ход станка. Учитывать следует не величину хода, а расстояние между жесткими упорами по измеряемой оси. Это предохранит выход из строя считывающего датчика (головки) по вине оператора либо при неисправности концевых выключателей оборудования. Рекомендуется рабочую длину электронно-цифровой линейки исходя из максимальной величины перемещения по оси +100 мм

Чем больше измеряемая длина - тем больше сечение и размер считывающей головки. Необходимо обеспечить минимальные деформации установленного внутрь корпуса измерительного стекла. Верно и обратное утверждение - чем меньше измеряемый ход оси - тем миниатюрнее может быть оптическая линейка и считывающая головка

Точность

Не стоит приобретать линейку, ориентируясь на ее высокий класс точности (доли микрон). Чем выше разрешение измерений, тем больше цена измерителя. Оптическая линейка не повысит точность станка, эта техническая характеристика зависит от паспортной точности и фактического состояния механики и люфтов опорных поверхностей. Внешние факторы тоже немаловажны: уровень вибрации при работе оборудования, температура и т. п. Без устранения всех негативных условий, без модернизации и соблюдения правил нормальной эксплуатации станков добиться даже паспортных показателей невозможно. И прецизионная измерительная система в виде оптической линейки высокого класса точности в этом случае не поможет.

Тип сигнала

Повышенная скорость передаваемого сигнала обеспечивается TTL логикой (тип сигнала - прямоугольные импульсы фаз A, B, Z с амплитудой 5В). Дискретность импульсов в несколько микрон (от 0,5 до 5) минимизирует погрешность измерения.

Возможно использование считывающей головки с RS-422 сигналом (присутствуют также фазы /А, /B, /Z).

Дискретность измерения

Величина чувствительности оптической линейки. Например обозначение дискретности 5 мкм обозначает, что электронная линейка передаст сигнал в УЦИ или ЧПУ (1 импульс фаз A или B) при перемещении равном или большем 5 мкм. Внутри этой зоны отследить положение оси затруднительно. Уменьшение дискретности измерения (повышение точности или сужение зоны нечувствительности) требует увеличения точности изготовления стекла и нанесения рисок, что приводит к увеличению стоимости. Большое количество импульсов в итоге может стать также ограничителем максимальной скорости перемещения по оси, т.е. принимающее сигналы устройство может воспринять не все импульсы, и позиция будет потеряна

Если сравнивать оптические и магнитные измерители (и те и другие применяются сегодня довольно активно), то у последних отсутствует нормирование класса точности показаний, как правило, измерительная погрешность магнитных линеек лежит в пределах от ±20 до ±40 мкм на метр.

Что выбрать: магнитную или оптическую линейку

При необходимой высокой точности (до 2-3 микрон на каждый метр перемещений) на металлорежущем оборудовании практически любого типа применяют оптоэлектронные измерители (линейки). Ориентируясь на финансовую выгоду, оборудование часто оснащают магнитными линейками, имеющими более низкую точность измерения. Но цена магнитного измерителя начинает выигрывать у стоимости оптической линейки только у моделей с рабочей длиной от полуметра.

Магнитные линейки:

1. Используют преимущественно на шлифовальных и расточных станках, экономически целесообразно применение при измерении длин от 3м
2. Не применяют на станках с погрешностью менее 10 мкм/м. Токарное, фрезерное, шлифовальное и другие типы металлорежущего оборудования в этом случае оснащают оптическими датчиками.

Магнитная линейка KA800M

KA-800 - серия линеек с магнитной лентой. Применяется на станках с перемещением узлов больше 3 метров. Система индикации SDS6 может одновременно работать как с оптическими так и с магнитными линейками

Оптические линейки

Серия КА оптических линеек от Guangzhou Lokshun CNC Equipment ltd учитывает практически все запросы как производителей металлорежущего оборудования, так и конечных потребителей. Серия отличается высокой дискретностью измерения (сигнал передается через каждые 1 или 5 мкм перемещения в зависимости от дискретности линейки), что сводит к минимуму позиционную ошибку. Оптические линейки снабжены корпусами, защищающими рабочие поверхности от металлической стружки, шлама, СОЖ.

• КА-200 — датчики линейных перемещений, обладают малым габаритным сечением (16х16 мм), устанавливаются в узких местах, используются для специфических измерений.
• КА-300 — оптическая линейка с рабочей длиной 70-1020 мм, отличается простотой и рациональностью конструкции, достаточной жесткостью. Наиболее популярный продукт.
• КА-500 — специальная линейка с оптической головкой для перемещений от 70 до 470 мм. Отличается компактностью, может монтироваться в ограниченных пространствах.
• КА-600 — несмотря на значительную длину измерителя, характеризуется достаточной жесткостью, достигаемой за счет установки дополнительных опор и фиксаторов в любых доступных местах по длине линейки. Благодаря этому, при рабочей длине от 1000 до 3000 мм обладает значительной сопротивляемостью вибрации.

  Для учета всех параметров и характеристик при выборе оптической линейки проконсультируйтесь со специалистом.