مُشفِّر خطي

الموسوعة الحرة

ثلاثة مشفرات بصرية خطية نموذجية
تصور الهياكل المغناطيسية للمشفر الخطي (تم تسجيلها باستخدام MagView).

المشفر الخطي هو مستشعر أو محول أو رأس قراءة مقترن بمقياس يشفر الموضع. يقرأ المستشعر المقياس من أجل تحويل الموضع المشفر إلى إشارة تناظرية أو رقمية ، والتي يمكن بعد ذلك فك تشفيرها إلى موضع بواسطة قارئ رقمي (DRO) أو وحدة تحكم في الحركة.

يمكن أن يكون المشفر إما تزايديًا أو مطلقًا. في النظام التزايدي، يتم تحديد الموضع من خلال الحركة بمرور الوقت؛ على النقيض من ذلك، في النظام المطلق، يتم تحديد الحركة من خلال الموضع بمرور الوقت. تشمل تقنيات المشفر الخطي التيارات الضوئية والمغناطيسية والحثية والسعوية والتيار الدوامي . تشمل التقنيات البصرية الظل والتصوير الذاتي والتداخل . تُستخدم المشفرات الخطية في أدوات القياس وأنظمة الحركة والطابعات النافثة للحبر وأدوات التصنيع عالية الدقة التي تتراوح من الفرجار الرقمي وآلات قياس الإحداثيات إلى المراحل ومطاحن CNC وطاولات تصنيع الجسر والمحركات شبه الموصلة .

المبدأ الفيزيائي

المحولات الخطية هي محولات تستغل العديد من الخصائص الفيزيائية المختلفة من أجل ترميز الموضع:

يعتمد على المقياس/المرجع

بصري

تهيمن أجهزة الترميز الخطية الضوئية على سوق الدقة العالية وقد تستخدم مبادئ التموج أو الحيود أو التصوير المجسم . تعد أجهزة الترميز الضوئية الأكثر دقة بين الأساليب القياسية لأجهزة الترميز، والأكثر استخدامًا في تطبيقات الأتمتة الصناعية. عند تحديد جهاز ترميز ضوئي، من المهم أن يكون جهاز الترميز مزودًا بحماية إضافية مدمجة لمنع التلوث الناتج عن الغبار والاهتزاز وغيرها من الظروف الشائعة في البيئات الصناعية. تتراوح فترات المقياس التدريجي النموذجية من مئات الميكرومتر إلى أقل من الميكرومتر. يمكن أن يوفر الاستيفاء دقة تصل إلى النانومتر.

مشفر خطي بصري مثبت على آلة قياس الإحداثيات Mitutoyo

تشمل مصادر الضوء المستخدمة مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء ، ومصابيح LED المرئية، والمصابيح الكهربائية المصغرة، وثنائيات الليزر .

مغناطيسي

تستخدم أجهزة الترميز الخطية المغناطيسية [1] إما مقاييس نشطة (ممغنطة) أو سلبية (ممانعة متغيرة) ويمكن استشعار الموضع باستخدام ملفات استشعار أو تأثير هول أو رؤوس قراءة مقاومة مغناطيسية . مع فترات مقياس أكثر خشونة من أجهزة الترميز الضوئية (عادة بضع مئات من الميكرومتر إلى عدة ملليمترات) تكون الدقة في حدود الميكرومتر هي القاعدة.

سعوي

تعمل أجهزة الترميز الخطية السعوية عن طريق استشعار السعة بين القارئ والمقياس. التطبيقات النموذجية هي الفرجار الرقمي. أحد العيوب هو الحساسية للأوساخ غير المستوية، والتي يمكن أن تغير السماحية النسبية محليًا .

حثي

تتميز تقنية القياس الاستقرائي بقوتها في مقاومة الملوثات، مما يسمح بفرجار وأدوات قياس أخرى مقاومة لسائل التبريد. [2] ومن التطبيقات المعروفة لمبدأ القياس الاستقرائي تقنية القياس الاستقرائي. [3]

التيار الدوامي

تقدم براءة الاختراع الأمريكية 3820110، "مشفر رقمي من نوع التيار الدوامي ومرجع موضع"، مثالاً لهذا النوع من المشفرات، والذي يستخدم مقياسًا مشفرًا بمواد غير مغناطيسية عالية ومنخفضة النفاذية، والتي يتم اكتشافها وفك تشفيرها من خلال مراقبة التغيرات في محاثة دائرة التيار المتردد التي تتضمن مستشعر ملف حثي. تصنع شركة ماكسون منتجًا (مشفر دوار) كمثال (مشفر MILE). [4]

بدون موازين

مستشعر الصورة البصرية

تعتمد المستشعرات على طريقة ربط الصور. يلتقط المستشعر صورًا لاحقة من السطح الذي يتم قياسه ويقارن الصور من حيث الإزاحة. [5] من الممكن الحصول على دقة تصل إلى نانومتر. [6]

التطبيقات

هناك منطقتان رئيسيتان لتطبيق الترميز الخطي:

قياس

تشمل تطبيقات القياس آلات قياس الإحداثيات (CMM)، والماسحات الضوئية بالليزر ، والفرجار ، وقياس التروس، [7] وأجهزة اختبار التوتر، والقراءات الرقمية (DROs).

أنظمة الحركة

تستخدم أنظمة الحركة التي يتم التحكم فيها بواسطة محرك سيرفو مشفرًا خطيًا لتوفير حركة دقيقة وعالية السرعة. تشمل التطبيقات النموذجية الروبوتات ، وأدوات الآلات ، ومعدات تجميع لوحات الدوائر المطبوعة ؛ ومعدات مناولة واختبار أشباه الموصلات، وآلات ربط الأسلاك ، والطابعات، والآلات الرقمية . [8]

تنسيقات إشارة الإخراج

إشارات متزايدة

يمكن أن تحتوي أجهزة الترميز الخطية على مخرجات تناظرية أو رقمية.

التناظرية

مخرجات الجيب وجيب التمام.

إن معيار الصناعة في الإخراج التناظري للمشفرات الخطية هو إشارات التربيع الجيبية وجيب التمام . وعادة ما يتم إرسال هذه الإشارات بشكل تفاضلي لتحسين مقاومة الضوضاء. وكان المعيار الصناعي المبكر هو إشارات التيار من الذروة إلى الذروة 12 ميكرو أمبير، ولكن في الآونة الأخيرة تم استبدالها بإشارات الجهد من الذروة إلى الذروة 1 فولت. وبالمقارنة مع النقل الرقمي، فإن النطاق الترددي المنخفض للإشارات التناظرية يساعد في تقليل انبعاثات التوافق الكهرومغناطيسي .

يمكن مراقبة إشارات الجيب/جيب التمام التربيعية بسهولة باستخدام منظار الذبذبات في وضع XY لعرض شكل ليساجوس الدائري . يتم الحصول على إشارات ذات أعلى دقة إذا كان شكل ليساجوس دائريًا (بدون مكسب أو خطأ طور) ومركزًا تمامًا. تستخدم أنظمة الترميز الحديثة الدوائر الكهربائية لتقليص آليات الخطأ هذه تلقائيًا. الدقة الإجمالية للمشفر الخطي هي مزيج من دقة المقياس والأخطاء التي أدخلها رأس القراءة. تشمل مساهمات المقياس في ميزانية الخطأ الخطية والانحدار (خطأ عامل القياس). توصف آليات خطأ رأس القراءة عادةً بالخطأ الدوري أو خطأ التقسيم الفرعي (SDE) حيث تتكرر في كل فترة مقياس. أكبر مساهم في عدم دقة رأس القراءة هو إزاحة الإشارة، يليه اختلال توازن الإشارة (الإهليلجية) وخطأ الطور (إشارات التربيع ليست منفصلة تمامًا بمقدار 90 درجة). لا يؤثر الحجم الإجمالي للإشارة على دقة المشفر، ومع ذلك، قد يتدهور أداء الإشارة إلى الضوضاء والاهتزاز مع الإشارات الأصغر. يمكن أن تتضمن آليات تعويض الإشارة التلقائية تعويض الإزاحة التلقائي (AOC) وتعويض التوازن التلقائي (ABC) والتحكم التلقائي في المكسب (AGC) . من الصعب تعويض الطور ديناميكيًا وعادةً ما يتم تطبيقه كتعويض لمرة واحدة أثناء التثبيت أو المعايرة. تشمل الأشكال الأخرى لعدم الدقة تشويه الإشارة (تشوه توافقي متكرر لإشارات الجيب/جيب التمام).

رقمي

قنوات التربيع A و B

يحتوي المشفر التزايدي الخطي على إشارتي خرج رقميتين، A وB، تصدران موجات مربعة تربيعية. واعتمادًا على آليته الداخلية، قد يستمد المشفر A وB مباشرة من أجهزة استشعار ذات طبيعة رقمية بشكل أساسي، أو قد يقوم باستيفاء إشارات الجيب/جيب التمام التناظرية الداخلية. وفي الحالة الأخيرة، تقسم عملية الاستيفاء فترة المقياس بشكل فعال وبالتالي تحقق دقة قياس أعلى .

في كلتا الحالتين، سيخرج المشفر موجات مربعة تربيعية، حيث تكون المسافة بين حواف القناتين هي دقة المشفر. كما يتم إخراج علامة المرجع أو نبضة المؤشر في شكل رقمي، كنبضة يتراوح عرضها بين وحدة إلى أربع وحدات دقة. يمكن إرسال إشارات الخرج مباشرة إلى واجهة مشفر تزايدي رقمي لتتبع الموضع.

تتمثل المزايا الرئيسية للمشفرات التزايدية الخطية في تحسين مقاومة الضوضاء، ودقة القياس العالية، والإبلاغ عن تغيرات الموضع في وقت استجابة منخفض. ومع ذلك، قد تنتج حواف الإشارة السريعة ذات التردد العالي انبعاثات أكثر من التوافق الكهرومغناطيسي.

إشارات مرجعية مطلقة

بالإضافة إلى إشارات الإخراج المتزايدة التناظرية أو الرقمية، يمكن للمشفرات الخطية توفير إشارات مرجعية أو تحديد موضع مطلقة .

علامة مرجعية

يمكن لمعظم أجهزة الترميز الخطية المتزايدة إنتاج نبضة مؤشر أو علامة مرجعية توفر موضعًا مرجعيًا على طول المقياس للاستخدام عند تشغيل الطاقة أو بعد انقطاعها. يجب أن تكون إشارة المؤشر هذه قادرة على تحديد الموضع ضمن فترة فريدة واحدة من المقياس. قد تتضمن العلامة المرجعية ميزة واحدة على المقياس أو نمط ارتباط تلقائي (عادةً رمز باركر ) أو نمط زقزقة .

يتم وضع علامات مرجعية مشفرة بالمسافة (DCRM) على المقياس بنمط فريد يسمح بحركة بسيطة (عادةً ما تكون عبر علامتي مرجع) لتحديد موضع رأس القراءة. يمكن أيضًا وضع علامات مرجعية متعددة ومتباعدة بشكل متساوٍ على المقياس بحيث يمكن بعد التثبيت تحديد العلامة المطلوبة - عادةً عبر مغناطيس أو بصريًا أو إلغاء تحديد العلامات غير المرغوب فيها باستخدام العلامات أو عن طريق الطلاء فوقها.

الكود المطلق

باستخدام مقاييس مشفرة بشكل مناسب (متعدد المسارات، أو مقياس الفرجار ، أو الكود الرقمي، أو الكود شبه العشوائي)، يمكن للمشفر تحديد موضعه دون حركة أو الحاجة إلى العثور على موضع مرجعي. تتواصل مثل هذه المشفرات المطلقة أيضًا باستخدام بروتوكولات الاتصال التسلسلي. العديد من هذه البروتوكولات مملوكة (على سبيل المثال، Fanuc، وMitsubishi، وFeEDat (Fagor Automation)، و Heidenhain EnDat، وDriveCliq، وPanasonic، وYaskawa) ولكن المعايير المفتوحة مثل BiSS [9] تظهر الآن، والتي تتجنب ربط المستخدمين بمورد معين.

مفاتيح الحد

تتضمن العديد من أجهزة الترميز الخطية مفاتيح حدية مدمجة؛ إما بصرية أو مغناطيسية. غالبًا ما يتم تضمين مفتاحي حديين بحيث يمكن لوحدة التحكم عند تشغيلها تحديد ما إذا كان جهاز الترميز موجودًا في نهاية السفر وفي أي اتجاه يتم تحريك المحور.

الترتيب المادي والحماية

قد تكون أجهزة الترميز الخطية إما مغلقة أو مفتوحة . تُستخدم أجهزة الترميز الخطية المغلقة في البيئات المتسخة والمعادية مثل أدوات الماكينة. وهي تتألف عادةً من بثق من الألومنيوم يحيط بمقياس زجاجي أو معدني. تسمح أختام الشفاه المرنة لرأس القراءة الداخلي الموجه بقراءة المقياس. الدقة محدودة بسبب الاحتكاك والتباطؤ الناتج عن هذا الترتيب الميكانيكي.

للحصول على أعلى دقة وأقل قدر من الهستيريسيس في القياس وأقل تطبيقات الاحتكاك، يتم استخدام مشفرات خطية مفتوحة.

قد تستخدم أجهزة الترميز الخطية مقاييس ناقلة (زجاجية) أو عاكسة، باستخدام شبكات رونشي أو الطور . تشمل مواد المقاييس الكروم على الزجاج، والمعادن (الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ المطلي بالذهب، وإنفار )، والسيراميك ( زيرودور ) والبلاستيك. قد يكون الميزان ذاتي الدعم، أو مثبتًا حراريًا على الركيزة (عبر لاصق أو شريط لاصق) أو مثبتًا على مسار . قد يسمح التركيب على المسار للميزان بالحفاظ على معامل التمدد الحراري الخاص به ويسمح بتفكيك المعدات الكبيرة للشحن.

مصطلحات الترميز

انظر أيضا

مراجع

  1. ^ "مُشفِّرات مغناطيسية خطية". RLS. مؤرشف من الأصل في 2009-10-10 . تم استرجاعه في 2009-10-30 .
  2. ^ "مقياس ميكرومتر مقاومة سائل التبريد ABS" (PDF) . مؤرشف من الأصل (PDF) في 2013-11-03 . تم الاسترجاع في 2011-11-15 .
  3. ^ "Bar Scale". Ruhle Companies, Inc. 2015-03-09. مؤرشف من الأصل في 2020-05-27 . تم الاسترجاع 2020-05-27 .
  4. ^ "نسخة مؤرشفة" (PDF) . مؤرشفة من الأصل (PDF) في 2010-08-13 . تم استرجاعها في 2009-11-05 .{{cite web}}:CS1 maint: نسخة مؤرشفة كعنوان ( رابط )
  5. ^ "INTACTON FRABA". FRABA, Inc. 2012-04-23. مؤرشف من الأصل في 2012-04-25 . تم الاسترجاع 2011-11-02 .
  6. ^ "MICSYS - 2D Nano-Resolution Sensor" (PDF) . Digital Scale and DRO Systems. Mitutoyo. September 2009. Bulletin No. 1976. مؤرشف من الأصل (PDF) في 2011-10-13 . تم الاسترجاع في 2011-11-15 .
  7. ^ "Gear Manufacture - Industries - Wenzel UK - Co-ordinate Measuring Machines - CMM". Wenzel CMM. مؤرشف من الأصل في 2009-03-28 . تم الاسترجاع في 2009-10-28 .
  8. ^ "Océ Production Digital Presses - Color High Speed ​​Printers". مؤرشف من الأصل في 10 أكتوبر 2009. تم الاسترجاع في 29 أكتوبر 2009 .
  9. ^ "واجهة BiSS".

قراءة إضافية

  • نايس، ديفيد س. (2003). أجهزة استشعار الموضع الخطي: النظرية والتطبيق . نيوجيرسي، الولايات المتحدة الأمريكية: جون وايلي وأولاده.
  • هانز، والشر (1994). استشعار الموضع: قياس الزاوية والمسافة للمهندسين . باتروورث-هاينمان .
تم الاسترجاع من "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=مشفر_خطي&oldid=1153356237"
Original text
Rate this translation
Your feedback will be used to help improve Google Translate