Zhrnutie na CNC stroje, programovanie a PLC
CNC stroje, programovanie a PLC: Kompletný sprievodca pre študentov
Úvod
Snímanie a riadenie sú základom moderných automatizovaných strojov a meracích systémov. Tento materiál sa zameriava na princípy fungovania snímačov uhlov, dráh a posunov (indukčné, optické, magnetické, Hallove snímače), systémy odmeriavania (priame a nepriamé), inkrementálne a absolútne enkodéry, laserové meranie a základy adaptívneho riadenia. Materiál neobsahuje podrobné informácie o programovaní CNC, konštrukcii strojov, výmene nástrojov ani matematike, ktoré sú pokryté inde.
Základné pojmy
Snímač: zariadenie, ktoré premieta fyzikálnu veličinu (poloha, uhol, rýchlosť) do merateľného elektrického signálu.
Indirektné odmeriavanie: odhad polohy alebo dráhy prostredníctvom merania pohybu prenosových členov (napr. otáčanie guľôčkovej skrutky) a následného prepočtu.
Priame odmeriavanie: meranie priamo na riadenom členovi bez vplyvu vôle v prevodoch, napr. lineárne odmeriavacie zariadenie namontované na suporte.
Indukčné snímače
SELSYN (indukčný snímač uhla)
- Princíp: pri napájaní statora a pootočení rotora sa na rotore indukuje fázovo posunuté napätie úmerné uhlovej výchylke.
- Charakteristika: nepriamy spôsob merania, lacnejší, menej presný, výstup so zodpovedajúcim fázovým posuvom.
Praktický príklad: polohovanie rotačného dielu v menších servosystémoch, kde nie je požadovaná vysoká presnosť.
INDUKTOSYN (indukčný snímač dráhy a posunutia)
- Princíp: výstupné sínusové napätie obsahuje informáciu o dráhe; dráha sa vypočíta z počtu cyklov výstupného signálu.
- Konštrukcia: "pravítko" ako stator a "bežec" ako rotor.
- Charakteristika: priame meranie (presnejšie), drahšie.
Praktický príklad: meranie priebehu lineárneho posunutia s vyššou presnosťou v polohovacích strojoch.
Magnetické a Hallove snímače
- Magnetické inkrementálne snímače dráhy a uhlov: značenie v intervaloch, napr. rozostup 0,2 mm; dvojica snímačov posunutá o 1/4 vlnovej dĺžky pre zistenie smeru.
- Konštrukčné parametre: hrúbka magnetickej vrstvy typicky 0,1 mm; otáčajúci sa valec s magnetmi a reakčná magnetická sonda.
- Hallov jav: pôsobenie magnetickej indukcie na nosiče prúdu spôsobuje vznik Hallovho napätia; typické rozlíšenie v príklade: 2500 dielikov, ďalej zjemnenie až na 10 000 impulzov.
Praktický príklad: meranie pozície valcovitých častí v dopravných systémoch, počítanie impulzov pre spätnú väzbu servomotorov.
Optické enkodéry
Absolútny rotačný enkodér
- Princíp: optický kotúč s viacerými sústrednými stopami, každá stopa predstavuje jeden bit. Čítaním všetkých bitov vzniká binárny kód určujúci absolútnu polohu.
- Rozlíšenie: bežne až 12 bitov za štandard, možné až 16 bitov, čo dáva rozlíšenie napr. $0{,}005^\circ$ pri 16 bitoch.
Inkrementálny enkodér (optický)
- Princíp: kotúč s ryskami, pri otáčaní sa prerušuje svetelný lúč a vznikajú impulzy. Počet impulzov priamo úmerný otočeniu hriadeľa.
- Dva kanály posunuté o polovicu rozstupu dielikov (90° fázovo) umožňujú určiť smer. Tretí kanál slúži ako index (referenčný bod).
Praktický príklad: meranie otáčania hriadeľa servomotora pri vysokorýchlostnom riadení pohybu.
Laserové snímanie polohy
- Založené napríklad na Dopplerovom princípe; veľmi vysoké rozlíšenie, v texte uvádzané $0{,}002\ \mu\text{m}$.
- Výhody: vysoká presnosť pre väčšie dĺžky, malé rozmery komponentov, vhodné pre lineárne motory.
- Nevýhody: citlivosť na nečistoty na optike (zdroj laseru a spätné zrkadlo).
Praktický príklad: vysokopresné merania dlhých vedení pri kalibrácii CNC strojov alebo pri testoch lineárnych motorov.
Priame vs. nepriamé odmeriavanie
| Kritérium | Priame odmeriavanie | Nepriame odmeriavanie |
|---|---|---|
| Umiestnenie snímača | priamo na riadenom člene | na pohonových alebo prevodových častiach |
| Vplyv vôle v prevodoch | žiadny | prenos chýb v dôsledku vôlí |
| Presnosť | vysoká | nižšia (závisí na pohonoch) |
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Snímanie a riadenie - senzory a meranie
Klíčové pojmy: SEL S YN: indukčný snímač uhla s fázovým napätím úmerným uhlu, Induktosyn: priame indukčné meranie dráhy počítané z cyklov sínusového signálu, Absolútny enkodér: viacstôpový optický kotúč poskytujúci jedinečný binárny kód, Inkrementálny enkodér: impulzy úmerné otáčaniu, dva kanály určujú smer, Hallov jav: vznik napätia pôsobením magnetického poľa na nosiče prúdu, Priame odmeriavanie: meranie priamo na riadenom členovi, vysoká presnosť, Nepriame odmeriavanie: meranie cez pohon, lacnejšie ale náchylnejšie na chyby, Laserové meranie: veľmi vysoké rozlíšenie, citlivé na nečistoty, DDA vs DFC: dva prístupy interpolácie dráhy - prírastkový a funkčný, Mikro/nanointerpolátor: zjemňuje dráhu na $0{,}5-0{,}01\ \mu\text{m}$ inkrementy, Adaptívne riadenie: dynamická úprava posuvu a výkonu podľa parametrických zmien, Výber snímača závisí na presnosti, prostredí, rýchlosti a cene