Конструктивные особенности измерительных щупов и понятие точности

1. Оптический сенсор (светодиод, линза и дифференциальный фотоэлемент) 

2. Прецизионный датчик давления (тензометрический датчик)                                                                                        

В основе работы 3D-щупов производства HEIDENHAIN лежит оптический сенсор (чувствительный элемент). Световой пучок, генерируемый светодиодом (LED) фокусируется системой линз в точку на дифференциальный фотоэлемент. При отклонении стержня дифференциальный фотоэлемент генерирует коммутационный сигнал. 

Измерительный стержень жестко соединен с переключателем, который базируется в корпусе на трехточечной опоре. Опора в трех точках с физической точки зрения обеспечивает идеальные условия для положения покоя. Благодаря бесконтактному оптическому принципу сенсор не изнашивается. Таким образом, измерительные щупы HEIDENHAIN гарантируют долговременную стабильность при высокой повторяемости результатов измерений даже после многочисленных измерений. 

Рис. 1. Принципиальная схема работы щупа HEIDENHAIN с оптическим сенсором (справа)

• 1 мкм 2σ повторяемость (при измерении в 3х плоскостях X,Y,Z) 

• Долговечность работы, за счет бесконтактного принципа измерения. 

• Промышленный класс надежности, жесткий корпус и устойчивость к вибрациям и незначительным ударам.

TS 740 работает на основе прецизионного датчика давления. Коммутационный импульс генерируется путем анализа действующей силы. При этом силы, возникающие при касании, обрабатываются электроникой. Этот способ позволяет добиться равномерной точности измерений в диапазоне более 360°. 

Отклонение измерительного стержня щупа TS 740 определяется с помощью показаний нескольких датчиков давления, которые расположены между переключателем и корпусом датчика. При измерении заготовки стержень отклоняется и изменяется сила, действующая на датчики давления. Вырабатываемые при этом сигналы обрабатываются и генерируется коммутационный сигнал. 

Благодаря небольшим силам воздействия обеспечивается высокая точность и повторяемость результатов измерений. 

Рис. 2. Принципиальная схема работы щупа HEIDENHAIN с тензометрическими датчиками давления.

• 1 мкм 2σ повторяемость (при 3D измерениях, в диапазоне более 360град) 

• Компактные размеры датчика 

• Промышленный класс надежности, жесткий корпус и устойчивость к вибрациям и незначительным ударам. 

Измерительные датчики компании RENISHAW могут изготавливаться на основе различных сенсоров: 

1. Кинематический датчик сопротивления (kinematic resistive probe) 

2. Патентованная технология RENGAGE™ - высокоточный тензометрический датчик (strain gauge) 

Рис.3. Принципиальная схема работы щупа с кинематическими датчиками сопротивления. 

Рис.4. Схема сферической опоры и принципа измерения сопротивления. 

Кинематический датчик сопротивления представляет собой подвижную систему, которая состоит из щупа, нагруженного пружиной, который базируется на трех сферических опорах, каждая опора состоит из трех каленых, шлифованных сфер, что обеспечивает идеальное положение покоя для щупа и превосходную повторяемость измерений. 

Через каждую опору подается напряжение и измеряется сопротивление, при давлении на измерительный щуп, изменяется давления на сферических опорах и соответственно сопротивление, при достижении порогового значения датчик подает управляющий сигнал в систему ЧПУ. 

• 1 мкм 2σ повторяемость (при измерении в 3х плоскостях X,Y,Z) 

• Компактные размеры датчика 

• Промышленный класс надежности, жесткий корпус и устойчивость к вибрациям и незначительным ударам. 

Рис.5. Принципиальная схема работы щупа с тензометрическими датчиками 

Высокоточный тензометрический датчик RENGAGE™ унаследовал кинематическую схему базирования щупа на сферических опорах от щупов с кинематическим датчиком сопротивления, но укомплектован принципиально новыми тензометрическими датчиками, что позволяет при минимальных усилиях на щуп генерировать точный управляющий сигнал для ЧПУ повторяемостью до 0,25мкм,в том числе и при измерении 3D поверхностей. 

Рис.6. Пример калибровки 3D щупа RENISHAW с технологией RENGAGE™ 

Параметры: 

• Лучший показатель повторяемости в отрасли - 0.25 мкм 2σ 

• Субмикронный диапазон точности измерений при 2D и 3D измерениях. 

• Жесткая структура и устойчивость к незначительным ударам, за счет структуры на сферических опорах. 

• Активная функция фильтрации ложных сигналов. 

• Быстрая ориентация датчика при многоосевых измерениях

• Возможно использование длинных измерительных стрежней. 

При подборе измерительной системы важно учитывать следующие показатели: 

• Абсолютная точность

• Повторяемости датчика

• Наличие функции 3D измерений

• Длина измерительно стержня и диаметр шарика.

• Жесткость станка и жесткость измерительного стержня. 

Тип измерительного датчика	Абсолютная точность, (по осям XYZ), мм	Повторяемость измерений, (по осям XYZ),мм	Абсолютная точность, (прочие направления), мм	Повторяемость измерений, (прочие направления), мм
Стандартная точность	0,005	0,001	до 0,01	0,005
Стандартная точность,  с функцией 3D	0,005	0,001	0,005	0,001
Высокая точность,  с функцией 3D	0,003	до 0,25мкм*	0,003	до 0,25мкм*

 

Рис. 6. Диаграмма  разброса значений измерения      стандартным измерительным датчиком	Рис.7. Диаграмма  разброса значений измерения  измерительным датчиком RENISHAW RMP600 повышенной точности с функцией 3D измерений.

 Каталог Измерительных щупов: просмотреть