ISSN 0021-3454 (печатная версия)
ISSN 2500-0381 (онлайн версия)
Меню

11
Содержание
том 61 / НОЯБРЬ, 2018
СТАТЬЯ

DOI 10.17586/0021-3454-2018-61-9-796-804

УДК 681.786, 681.5.011, 681.2-5

ВЫСОКОТОЧНЫЙ АБСОЛЮТНЫЙ ЛИНЕЙНЫЙ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ СТАНДАРТНОЙ ШТРИХОВОЙ МЕРЫ

Васильева А. В.
Университет ИТМО; кафедра оптико-электронных приборов и систем; аспирант


Васильев А. С.
Университет ИТМО; аспирант


Сычева Е. А.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; аспирант


Коротаев В. В.
Университет ИТМО, Санкт-Петербург, 197101, Российская Федерация; заведующий кафедрой


Аннотация. Представлен полный цикл исследования и разработки высокоточного абсолютного линейного датчика положения на основе стандартной штриховой меры из инвара, которая имеет интервал между штрихами 1 мм и является инкрементной шкалой. Абсолютные измерения реализованы посредством использования магнитного канала для нумерации штрихов и оптического канала для точной оценки текущего положения датчика. Разработан алгоритм обработки изображений для определения положения в реальном времени. Рассмотрена трехэтапная процедура калибровки датчика для устранения систематической погрешности измерений. По результатам измерения установлено, что разработанный датчик имеет точность 1,65 мкм (3 стандартных отклонения) при скорости перемещения до 3 м/с. Основная ценность разработки заключается в использовании стандартной штриховой меры, что обеспечивает унификацию и совместимость со стандартным метрологическим оборудованием.  
Ключевые слова: линейный датчик положения, высокоточные измерения, стандартная штриховая мера, оптические измерения, абсолютное позиционирование

Список литературы:
1. Linear Encoders Improve the Machining Accuracy [Электронный ресурс]: http://www.auto-met.com/Globalspec/Linear Encoders Improve the Accuracy of Machine Tools.pdf.
2. Encoder Products Company. Encoder Applications [Электронный ресурс]: http://encoder.com/applications/.
3. Heidenhain Linear Encoders for Numerically Controlled Machine Tools [Электронный ресурс]: http://www.heidenhain.de/fileadmin/pdb/media/img/571470-2B_Linear_Encoders_For_Numerically_Controlled_Machine_Tools.pdf>.
4. DYNAPAR Incremental and Absolute Encoders: What’s the Best Solution for Your Application? [Электронный ресурс]: http://neffautomation.com/wp-content/uploads/Dynapar-Incremental-Encoder-Guide.pdf.
5. Kimbrell J. Fundamentals of Industrial Encoder Sensing Technologies, Motion Detection Theory and Methods, and Signal Output Styles. AutomationDirect.com Inc., 2013. 9 р.
6. Das S., Sarkar T. S. A new method of linear displacement measurement utilizing agray scale image // J. of Electronics and Electrical Engineering. 2013. Vol. 1. P. 176—181.
7. Kim J.-A., Kim J. W., Kang C.-S., Jin J., Eom T. B. An optical absolute position measurement method using a phaseencoded single track binary code // Rev. of Scientific Instruments. 2012. N 83. P. 115115.
8. Renishaw RESOLUTE Encoder Series [Электронный ресурс]: http://neffautomation.com/wpcontent/uploads/Dynapar-Incremental-Encoder-Guide.pdf.
9. Li X., Wang H., Ni K., Zhou Q., Mao X., Zeng L., Wang X., Xiao X. Two-probe optical encoder for absolutepositioning of precision stages by using an improved scale grating // Opt. Express. 2016. Vol. 24, N 19. P. 21378—21391.
10. Liu C. H., Cheng C. H. Development of a grating based multi-degree-of-freedom laser linear encoder using diffracted light // Sensors and Actuators A: Physical. 2012. Vol. 181. P. 87—93.
11. Ye G., Liu H., Shi Y., Yin L., Lu B., Hui X., Yang Y. Optimizing design of an optical encoder based on generalized grating imaging // Measurement Science and Technology. 2016. Vol. 27, N 11. P. 115005.
12. Lu Z., Wei P., Wang C., Jing J., Tan J., Zhao X. Two-degree-of-freedom displacement measurement system based on double diffraction gratings // Measurement Science and Technology. 2016. Vol. 27, N 7. P. 074012.
13. Wang H., Wang J., Chen B., Xiao P., Chen X., Cai N., Ling B. W. K. Absolute optical imaging position encoder // Measurement. 2015. Vol. 67. P. 42—50.
14. Anisimov A. G., Pantyushin A. V., Lashmanov O. U., Vasilev A. S., Timofeev A. N., Korotaev V. V., Gordeev S. V. Absolute scale-based imaging position encoder with submicron accuracy // Optical Measurement Systems for Industrial Inspection VIII. – Intern. Society for Optics and Photonics. 2013. Vol. 8788. P. 87882T.
15. Denic D., Randelovic I., Miljkovic G. Recent trends of linear and angular pseudorandom encoder development // IEEE Intern. Symp. on Power Electronics, Electrical Drives, Automation and Motion (SPEEDAM 2006). 2006. P. 746—750.
16. Gordon S., Hillery M. T. Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors // J. of Materials Processing Technology. 2005. Vol. 166, N 3. P. 321—329.
17. Van Hoang H., Jeon J. W. Signal compensation and extraction of high resolution position for sinusoidal magnetic encoders // IEEE Intern. Conf. on Control, Automation and Systems, ICCAS'07. 2007. P. 1368—1373.
18. B Physics & Cp Violation / Ed. T. Ohshima, A. I. Sanda // Bcp4-Proc. of the Intern. Workshop. World Scientific, 2001.
19. XD Laser Measurement Solution [Электронный ресурс]: http://www.danaauto.co.kr/html/dwg/api_xdlaser.pdf.