Enkoder nedir?
Pozisyon enkoderleri, çok çeşitli uygulama ve endüstrilerde kullanılır ve bir dizi teknik kavram ve terminoloji içerir.
Bu makale, pozisyon enkoderlerini basit bir dille açıklamayı amaçlamaktadır: bir enkoderin ne olduğu, farklı enkoder türleri, nasıl çalıştıkları ve kullanım alanları ele alınmaktadır.
Enkoder nedir?
Enkoder, bilgiyi bir format veya koddan bir diğerine dönüştüren elektromekanik bir cihazdır. Renishaw tarafından üretilenler gibi bir pozisyon enkoderi, doğrusal veya dairesel hareketi pozisyon, hız ve hareket yönü hakkında bilgi veren bir elektrik sinyaline dönüştürür.
Pozisyon enkoderleri bir dizi farklı algılama teknolojisi kullanabilir: Renishaw optik ve lazer enkoder sistemlerinde uzmanlaşmıştır. Bir Renishaw bağlı şirketi olan RLS, manyetik enkoderler alanında uzmanlaşmıştır.
Bir optik enkoder nedir ve nasıl çalışır?
Optik enkoderler, bir ışık kaynağı ve cetvel çizgileri boyunca hareket eden bir foto-detektör kullanarak elektriksel bir sinyal üreten cihazlardır. Bu sinyal, bir hareket kontrol sistemi içindeki kontrol cihazı (veya kontrolör) tarafından okunabilir. Renishaw, yüksek performanslı optik enkoderlerin tasarımı, üretimi ve destek hizmetleri konusunda otuz yılı aşkın deneyime sahiptir.
Bir optik enkoder, iki bileşenden oluşur: cetvel ve okuma kafası.
1: Okuma kafası 2: Cetvel
Enkoder cetvel
Optik enkoder cetveller, klasik bir cetvel üzerindeki işaretlere benzer şekilde, birbirine paralel koyu çizgilerle işaretlenmiştir. Bu çizgiler, genellikle bölmeler olarak adlandırılır ve başka işlemler için elektriksel sinyaller veya görüntüler oluşturmak üzere okuma kafası içindeki optik sistem tarafından “okunur”. Çizgiler, sistem için uygun ölçüm performansı sağlamak üzere cetvel malzemesi üzerinde hassas biçimde pozisyonlandırılmıştır.
Optik enkoder cetveller, esnek lineer, sert lineer, disk ve halka gibi birçok farklı biçimde olabilir. Bu farklı biçimler, lineer, kısmi yay, tam dönüş veya çoklu serbestlik dereceli hareket gibi farklı hareket türlerinin ölçülmesini ve kontrol edilmesini mümkün kılar.
Optik enkoder cetveller, dayanıklı ve güvenilir olmalıdır. Genellikle paslanmaz çelik veya cam gibi malzemelerden üretilirler.
Enkoder okuma kafası
Okuma kafası, cetvel ile göreli pozisyonunu ve hareket yönünü tanımlayan bir elektriksel çıkış sinyali üreten bir optik sistem ve elektronik bileşenler içerir.
Sinyal işleme ve dijital enterpolasyon sayesinde optik enkoderler, hareketi metrenin milyarda biri (1 nm) düzeyine kadar çözümleyebilir.
Bir nanometre, bir DNA sarmalının yarıçapına, iki glikoz molekülünün genişliğine veya bir X-ışınının dalga boyuna eşdeğerdir.
Optik enkoder türleri
Açık enkoderler
Bir açık optik enkoder, kullanım yüksekliği olarak bilinen küçük bir açıklıkla ayrılan bir cetvel ve okuma kafasına sahip olup, lineer, kısmi yay veya dönme hareketini ölçmek üzere yapılandırılmıştır. Temassız tasarımı, sıfır sürtünme avantajı sunar ve mekanik aşınma veya histerezis oluşturmaz.
Kapalı enkoderler
Kapalı enkoder sistemlerinde, cetvel ve okuma kafası, zorlu ortamlarda katı talaş kontaminasyonuna ve sıvı girişine karşı koruma sağlayan sızdırmaz bir kabin içine monte edilir. Örneğin, kapalı enkoderler genellikle yüksek hassasiyetin ve işlemeden kaynaklanan talaşa ve kesme soğutma sıvılarından kaynaklanan kontaminasyona karşı dayanımın önemli olduğu takım tezgahlarında kullanılır.
Hareket
Optik enkoderler, ölçülen tezgah hareketinin türüne ve yapısına bağlı olarak, hareketi çeşitli şekillerde ölçebilirler.
Lineer
Lineer enkoderler pozisyonu düz bir hat boyunca bildirir ve Kartezyen koordinat ölçüm tezgahlarında (CMM) olduğu gibi X, Y veya Z eksenleri için kullanılır.
Dairesel
Dairesel enkoderler, halka veya disk şeklinde bir cetvel aracılığıyla dönen bir parçanın açısal pozisyonunu bildirir. Bu enkoderler, örneğin bir döner tabla veya bir robotun bağlantıları gibi uygulamalarda dairesel hareketin kontrolünü mümkün kılar.
Kısmi yay
Bazı lineer enkoder cetveller esnektir ve bir tamburun, şaftın veya tezgahın eğri bir yüzeyi etrafına sarılarak, bir tam turdan daha küçük dairesel hareketin kontrol edilmesini mümkün kılar.
Multi-DoF
Multi-DoF enkoder sistemleri, yüksek performanslı uygulamalarda doğrusallık ve yatay sapma gibi hataları algılamak ve dinamik olarak kompanse etmek için altı serbestlik derecesine kadar ölçüm yaparlar.
Mutlak ve artımsal enkoderler arasındaki farklılıklar nelerdir?
Artımsal enkoderler hareketi sadece mevcut pozisyonlarına veya bilinen bir referans öğesine göre algılayabilir. Çıkış pozisyon sinyali, okuma kafası cetvel ile göreli olarak hareket ettikçe, pozisyonu her seferinde (yöne bağlı olarak) bir sayım artırır veya azaltır.
Mutlak enkoderler herhangi bir harekete gerek kalmadan mevcut pozisyonlarını anında ölçer.
Artımsal ve mutlak enkoderlerin davranışları arasındaki temel farklardan biri, güç kaybına nasıl tepki verdikleridir. Bir mutlak enkoder güç kaybı yaşarsa, güç kesintisi sırasında hareket etmiş olsa bile okuma kafası enerji yeniden sağlandığında mevcut pozisyonunu doğru şekilde bildirmeye devam eder. Artımsal enkoderler, güç kesintisi sırasında pozisyon bilgilerini kaybederler ve enerji yeniden sağlandığında sıfır noktası pozisyonlarını yeniden almaları gerekir.
Bir diğer temel fark ise iletişimle ilgilidir: mutlak enkoderlerde, kontrolör ile okuma kafası arasında iki yönlü seri iletişim bulunurken; artımsal enkoderlerde, okuma kafasından kontrolöre analog veya dijital sinyaller aracılığıyla tek yönlü iletişim sağlanır.
Artımsal pozisyon
Bir artımsal cetvelde çizgiler, üzerinde rakam bulunmayan bir cetvel gibi basit, eşit aralıklı paralel bir şekilde düzenlenmiştir. Başlatma prosedürü sırasında, artımsal cetvel içine yerleştirilmiş bir referans noktası okunarak bir sıfır noktası pozisyonu tespit edilir. Sıfır noktası, ölçüm ekseni boyunca herhangi bir noktada bulunan tek ve sabit bir noktadır; tezgahın referans noktası olarak kullanılır ve bazen “başlangıç” pozisyonu olarak da tanımlanır. Tüm pozisyon bilgileri bu sıfır noktasına görelidir.
Bir artımsal enkoder, pozisyon bilgisini genellikle birbirine 90 derece faz farkı olan iki analog dalga formu, örneğin sinüs ve kosinüs dalgaları şeklinde veya quadrature olarak bilinen, 90 derece faz kaymalı iki dijital sinyal olarak iletir. Bu sinyaller, kontrolör tarafından yorumlanarak enkoder cetveli boyunca hareketin büyüklüğünü ve yönünü hesaplamak için kullanılabilir.
Artımsal enkoder cetvelleri, büyük ölçekli kurulumlar için uzun boylarda üretilebilir veya herhangi bir eksen uzunluğuna uyacak şekilde istenilen boyda kesilebilir.
1: Azalan sayım yönü 2: Sıfır noktası pozisyonu 3: Referans noktası, 4: Kontrolör pozisyonu = sıfır noktasından itibaren sayım sayısı, 5: Artan sayım yönü 6: Artımsal sayım değişimi
1: Azalan sayım yönü 2: Sıfır noktası pozisyonu 3: Referans noktası, 4: Kontrolör pozisyonu = sıfır noktasından itibaren sayım sayısı, 5: Artan sayım yönü 6: Artımsal sayım değişimi
Mutlak pozisyon
Bir mutlak enkoder sisteminde, cetvelin tüm bölümlerine özgü pozisyon bilgileri, tıpkı cetvel üzerindeki rakamlar gibi kodlanmıştır. Bu belirli pozisyonlar, bir barkoda benzer şekilde, bazı çizgileri eksik olan paralel çizgi dizileriyle tanımlanır. Bu tekrar etmeyen desen, okuma kafasının başlatma sırasında pozisyonunu hemen bulmasına imkan verir.
Kontrolör, okuma kafasından belirli aralıklarla pozisyon bilgisi talep eder; okuma kafası cetvelin anlık görüntüsünü alır ve bu görüntüyü belirli bir pozisyona çözümler, ardından bu bilgiyi bir seri iletişim protokolü üzerinden kontrolöre geri iletir.
Belirli tezgah kontrolörü üreticileriyle sıklıkla ilişkilendirilen, endüstri standardı çeşitli iletişim protokolleri mevcuttur.
Mutlak cetveller, pozisyonu belirlemek için çizgi ve boşluklardan oluşan kısa ve benzersiz desenleri (veya kelimeleri) esas alır. Bu kelimelerin olası düzenleme sayısı sonlu olduğundan, mutlak enkoder cetvellerinin maksimum bir ölçüm uzunluğu vardır. Renishaw'un RESOLUTE™ mutlak enkoder sisteminde söz konusu maksimum ölçüm uzunluğu 21 metredir.
1: Azalan pozisyon yönü, 2: Sıfır noktası pozisyonu 3: Kontrolör pozisyonu = okuma kafası pozisyonu - sayısal ofset, 4: Artan pozisyon yönü, 5: Mutlak pozisyon, 6: Sıfır noktası pozisyonunun sayısal ofseti, 7: “Sıfır” pozisyonu
1: Azalan pozisyon yönü, 2: Sıfır noktası pozisyonu 3: Kontrolör pozisyonu = okuma kafası pozisyonu - sayısal ofset, 4: Artan pozisyon yönü, 5: Mutlak pozisyon, 6: Sıfır noktası pozisyonunun sayısal ofseti, 7: “Sıfır” pozisyonu
Artımsal enkoderi nerede kullanırım?
Artımsal enkoderler, fabrika otomasyonu, koordinat ölçüm tezgahları (CMM’ler) ve yarı iletken üretim ekipmanları gibi çok çeşitli hareket kontrol uygulamalarında kullanılır. Artımsal enkoderler, hassas çözünürlüklerde ve yüksek tarama hızlarında doğru pozisyon ölçümü sağlar.
Mutlak enkoderi nerede kullanırım?
Mutlak enkoderler, yeniden başlatma döngüleri sırasında pozisyon bilgilerini koruması gereken tezgahlar için uygundur. Uygulamalar arasında cerrahi robotlar ve sabit bir referans noktasına home pozisyonu bulma çevrimlerinin tercih edilmediği tezgahlar yer alır.
Optik enkoderler nerede kullanılır?
Optik enkoderler, lineer veya dairesel hareketin ölçümü ve kontrolü için çok çeşitli uygulamalarda kullanılan, çok yönlü pozisyon ölçüm cihazlarıdır.
Metroloji, yarı iletken üretimi, robotik, otomasyon, takım tezgahları ve bilimsel araştırmalar gibi birçok endüstri ve uygulamada kullanılırlar.
Manyetik enkoder nedir?
Manyetik enkoder sistemleri, bir dizi alternatif manyetik kutup içeren manyetiklenmiş bir cetvel kullanır. Cetvel boyunca hareket, okuma kafası hareket ettikçe manyetik alandaki değişimi algılayan ve bu değişimi elektriksel bir sinyale dönüştüren bir sensör içeren okuma kafası tarafından belirlenir.
Manyetik enkoderler, genellikle robotik (otomatik yönlendirmeli araçlar gibi) ve baskı uygulamalarında kullanılır.
Manyetik enkoder sistemleri hakkında daha fazla bilgi edinmek için RLS web sitesini ziyaret edin.
Lazer enkoder nedir?
Lazer enkoder sistemleri, sabit bir referans yolu ile değişken bir ölçüm yolu arasındaki yol uzunluğu farkını algılayarak, lazer ışığının dalga boyunu ölçüm birimi olarak kullanırlar. Lazer enkoderler, hassas çözünürlükte yüksek hassasiyetli pozisyon ölçümü sunarlar.
Lazer enkoderler, havacılık ve denizcilik endüstrilerinin yanı sıra diğer özel uygulamalarda da sıklıkla kullanılırlar.
Daha fazla bilgi edinmek için Renishaw lazer enkoder web sayfalarını ziyaret edin.
Webinarımızı seçip izleyin
Enkoder sistemlerine giriş webinarı, bir enkoderin ne yaptığını basit bir dille açıklamayı amaçlamaktadır.
Cetvel ve okuma kafasının rolünü, mevcut farklı enkoder türlerini, nasıl çalıştıkları ve kullanım alanlarını açıklayacaktır.
Talep üzerine izlemek için kayıt olun.
Satış ekibimizle bugün iletişime geçin
Daha fazla bilgi edinmek ve bir uzmanla konuşmak için yerel ofisinizle iletişime geçin.