Prof. Eugeniusz RATAJCZYK. Czujniki pomiarowe

Transkrypt

1 Prof. Eugeniusz RATAJCZYK Czujniki pomiarowe

2 Podział czujników wg rodzajów przetworników Czujniki pomiarowe Mechaniczne Mechaniczno Indukcyjne Pojemno- Pneumatyczne Optelektroniczne Optoelektroniczne -optyczne ściowe Dźwigniowe Ciśnieniowe Inkrementalne Zębate (zegarowe) Przepływowe Dźwigniowo-zębate NatęŜeniowe SpręŜynowe

3 Czujniki z przetwornikami mechanicznymi

4 Czujnik dźwigniowy 1. Trzpień pomiarowy. 2. SpręŜyna naciskowa. 3. Podpora. 4. Wskazówka. 5. Przekładnia dźwigniowa. 6. Podpora.

5 Czujnik zębaty zegarowy 1. Trzpień pomiarowy. 2. SpręŜyna naciskowa. 3. Wskazówka główna. 4. Koło zębate - zębnik 5. Koło zębate. 6. Wskazówka pomocnicza. 7. Koło zębate - zębnik. 8. Koło zębate. 9. SpręŜyna kasująca luz.

6 Czujnik zębaty zegarowy

7 Czujnik zębaty - zegarowy Parametry: Wartość działki elementarnej: w e = 0,01 mm Zakres pomiarowy: z p = 3 do 10 mm Nacisk pomiarowy: N < 1,5 +/- 0,6 N Dokładność: +/- 5 µm dla z p = 0,1 (klasa I) +/- 30 µm dla z p = 10 (klasa II)

8 Czujniki zębate zegarowe Czujniki firmy Mahr: Czujniki firmy Mitutoyo:

9 Czujnik zegarowy - zastosowanie w średnicówkach Dwupunktowa Trójpunktowa

10 Czujnik zegarowy Budowa średnicówki 1. Końcówki pomiarowe. 2. StoŜek. 3. SpręŜyna dociskowa. 4. Obudowa. 5. Trzpień pomiarowy

11 Czujnik dźwigniowo-zębaty 1. Trzpień pomiarowy. 2. SpręŜyna naciskowa. 3. Zębatka. 4. Koło zębate. 5. SpręŜyna kasująca luz. 6. Wskazówka.

12 Czujniki dźwigniowo-zębate firmy Mahr Parametry: Wartość działki elementarnej: w e = 0,5; 1; 2 ;5 (µm) Zakres pomiarowy: +/- 25 do 130 µm Nacisk pomiarowy: N = 1; 1,2; 2 (N) Błędy pomiarowe: s g = 1 µm (dla zakresu +-20 µm) s g = 2 µm (dla całego zakresu

13 Czujnik dźwigniowo-zębaty firmy Mahr Czujnik Millimess Czujnik Compramess

14 Czujnik spręŝynowy - mikrokator 1. Trzpień pomiarowy 2. SpręŜyna naciskowa 3. Człon dźwigniowy 4. Podziałka 5. Wskazówka 6. SpręŜyna 7. Mocowanie spręŝyny Parametry: Wartość działki elementarnej: we= 0,1 do 1 µm Zakres pomiarowy: zp= 6 do 100 µm Nacisk pomiarowy: N = 75 do 250 N Błędy pomiarowe: sg=±1% wartości wskazania

15 Czujnik mechaniczno-optyczny 1. Soczewka obiektywu. 2. Soczewka. 3. Soczewka. 4. Źrenica wejściowa. 5. Pryzmat. 6. Soczewka ogniskująca. 7. Przekładnia zwierciadlana. 8. SpręŜyna dociskowa. 9. Trzpień pomiarowy. Parametry: Wartość działki elementarnej: we=1 ; 0,2 ; 0,1 µm Zakres pomiarowy: zp= ± 100 µm, przy we=1 µm Nacisk pomiarowy: N = 0,8 1,2 N

16 Czujnik indukcyjny 1. Trzpień pomiarowy. 2. Zwoje cewki. 3. Rdzeń ferromagnetyczny. 4. Obudowa Mostek rezystancyjny Uw 1 Ug

17 Czujnik indukcyjny Parametry: Wartość działki elementarnej: w e = 0,01 do 1 µm Zakres pomiarowy: z p = 0,1 do 50 mm Nacisk pomiarowy: N = 0,1 do 1N Nieliniowość: +/- (0,3 do 0,5) % Dokładność: np: 1,2 µm (zakres 10mm) 1,5 µm (zakres 25mm) 3 µm (zakres 50mm)

18 Czujnik indukcyjny Głowice firmy Mahr Głowice firmy Mitutoyo

19 Czujnik indukcyjny Przykładowe wymiary głowic

20 Czujnik indukcyjny Układy wskazujące firmy Mahr Analogowy Cyfrowy

21 Czujnik indukcyjny Stanowisko do pomiaru wieloparametrowego z uŝyciem czujników indukcyjnych

22 Przykład zastosowania dwóch czujników do jednoczesnego pomiaru dwóch średnic wałka wielostopniowego Minisystem pomiarowych Tesatronic TT firmy TESA z czujnikami indukcyjnymi

23 Czujnik pojemnościowy 1. Trzpień pomiarowy 2. SpręŜyna dociskowa 3. Okładka dielektryka 4. Okładka dielektryka 5. Układ wskazujący

24 Układy wskazujące Czujnik pojemnościowy

25 Czujnik mechaniczno-indukcyjny analogowo-cyfrowy Millimes 2100 firmy MACHR Zakres pomiarowy części cyfrowej ±1mm i rozdzielczość 0,5µm lub 1 µm Części analogowej ±0,015mm lub ±0,030mm. Błąd wskazania wynosi dla zakresu ±0,8mm 1µm, powyŝej wymienionego zakresu 2µm. Nacisk pomiarowy wynosi 0,7 0,9N.

26 Czujnik analogowo-cyfrowy Czujnik Digimatic ID-F firmy Mitutoyo Zakres pomiarowy 25mm, Rozdzielczość 1µm, Dopuszczalny błąd wskazania 3µm, Nacisk pomiarowy 1,8N.

27 Czujnik optoelektroniczny typu inkrementalnego Zakres wskazań 30 lub 60mm Rozdzielczość 1 lub 0,5µm Przykład czujnika inkrementalnego TG-30 firmy Tesa

28 Pomiary czujnikami Algorytm pomiaru ustalanie wyniku pomiaru L wymiar stosu płytek wzorcowych, W wskazanie czujnika, O 1 - wartość odczytana przy ustawionym stosie płytek wzorcowych O 2 - wartość odczytana podczas pomiaru wałka, s d - błąd średnio kwadratowy wyraŝający niepewność pomiaru, p L poprawka wymiaru stosu płytek, P s poprawka kompensująca ugięcia spręŝyste, p T poprawka kompensująca wpływ temperatury W L O 1 O 2 d d = (L + W) ± s d W = O 2 - O 1 Pełna zaleŝność d = [L+ p L + (O 2 O 1 ) + p s + p T ] ±s d

29 Czujniki pneumatyczne

30 Czujniki pneumatyczne - Czujnik ciśnieniowy 1. Komora. 2. ZwęŜka ciśnieniowa. 3. Wskaźnik przemieszczenia. 4. Głowica pomiarowa. 5. Powierzchnia mierzonego przedmiotu.

31 Czujnik pneumatyczny -przepływowy 1. Wskaźnik. 2. Zawór. 3. Głowica pomiarowa. 4. Powierzchnia pomiarowa.

32 Czujnik natęŝeniowy 1. Pływak 2. Zawór 3. Tuleja przeźroczysta. 4. Powierzchnia pomiarowa.

33 Czujniki pneumatyczne

34 Czujnik pneumatyczny Parametry: Wartość działki elementarnej: w e = 0,5 do 50 µm Zakres pomiarowy: z p = 15 do 1000 µm Błędy pomiarowe: e g = 2 % zakresu pomiarowego Czas stabilizacji: t = 0,8 do 1,2 s

35 Czujnik pneumatyczny Zalety: Metoda bezstykowa Pomiary w linii produkcyjnej Automatyczne oczyszczanie powierzchni MoŜliwość pomiaru skomplikowanych profilów Praca w układach sumujących i róŝnicowych Zastosowania w specjalizowanych układach pomiarowych

36 Czujnik pneumatyczny Przykłady zastosowań:

37 Czujnik pneumatyczny Przykłady zastosowań:

38 Czujniki pneumatyczne Głowice pomiarowe firmy Mahr:

39 Czujniki pneumatyczne Układy wskazujące firmy Mahr:

40 Czujniki pneumatyczne Układy wskazujące firmy Mahr:

41 Czujniki pneumatyczne Pomiary wieloparametrowe