当精度传感解决方案是至关重要的

基本位置传感概念在必须考虑新问题时，对精密应用的增加的重要性提升。

安德鲁·沃(Andrew Waugh)， AutomationDirect

工业自动化解决方案通常依靠位置感应，以确认零件和设备在适当的地方。如果一个盒子在输送机上或门关闭，则标准应用可以包括感测。为此目的的最基本产品分别是限位开关和接近开关，两者都是很好的选择。

不过，对于许多行业来说，标准还远远不够。在某些加工应用中，可能需要实现以百分之一毫米或更好测量的可重复位置传感精度。这是因为高科技制造业往往需要高精度的位置传感。

图1.标准机械NEMA限位开关，如这种伊顿版，为其尺寸提供了良好的重复性。所有贵族都由自动化决策者提供。

任务选择高精度传感器的设计者将使用适用于标准传感器的许多相同概念，尽管采取了更严格的水平。此外，高精度传感器介绍了一些必须解决的其他考虑因素。本文介绍了一些可用的高精度传感解决方案，然后显示了设计人员如何成功应用这些解决方案以满足苛刻应用的要求。

有多好好？
无论是感知线性位置还是角度位置，在确定位置开关精度时，重复性是游戏的名称。小的可重复性公差意味着当开关在指定的可重复性范围内的给定位置触发时，它每次的响应都是相同的。

标准限位开关，如机械NEMA款式，可以提供0.05mm或更好的重复精度，适用于更大的开关，图1.另一方面，典型的非接触式接近开关具有许多优点，但可重复的精度通常不会被认为是其中一个。

用户寻找精度极限传感往往需要重复精度0.0005毫米，这是标准开关可能提供的100倍。一些精密限位开关具有良好的重复性，可用于校准其他机器。

这种特殊的精度可能只需要在一个传感位置。更关键的是，如果有一系列相关的传感位置重复精度不足会产生复合效应，导致不可接受的差公差。选择精密传感器确保提供最好的信号，并有助于防止潜在的公差问题。

传感精度的情况下
通过他们的本质，精确感测应用往往是频谱的专业结束。有时设计人员正在使用精密传感器来替换昂贵或耗时的手动测试或校准步骤。

考虑切削工具易磨损的任何机械加工或铣削设备。检测这一点的一种方法是对设备编程，使其在完成典型任务之前或之后准确地将刀具定位在测试位置。

测试位置通常在此类设备的home位置附近，以使这一步骤快速，并且该位置配有一个精心安装的精密位置开关。随着时间的推移，刀具开始磨损，最终这个测试步骤不会触发开关，操作人员将收到警报，检查或更换刀具。

另一个要求高精度开关的情况用于零件装配设备。这些机器通过放置和紧固部件顺序地逐步逐步逐步，因此必须在机器进入下一步骤之前检测该部件在适当位置处于适当位置。对于具有精细组件的微妙组件，所涉及的小距离需要精确感测到正确检测位置。

图2。精密限位开关可以足够精确地评估刀具磨损与0.5微米(0.00005mm)重复精度，并可在各种配置，如这些Metrol设计。

进行正确的接触
物理限位开关，无论是标准型还是精密型，通常是以相对较低的成本获得紧凑和可重复精度的最佳解决方案，如图2所示。然而，它们的主要缺点是100%依赖于通过运动接触物体。这种运动可以是将一个部件移动到安装在夹具上的传感器的位置，或者传感器可以安装在像机器人手臂一样的可移动元件的末端。随着时间的推移，这可能会导致问题。

许多操作后的机械磨损是一个值得关注的问题，无论是在传感器的接触部分还是内部机构，特别是因为精密传感器经常被设计为比标准传感器更小和更不坚固的外壳。由于涉及到运动，碰撞或过度旅行造成的损害是有风险的。基本上，物理限位开关是不可避免地需要调整的一部分，最终需要更换。

对某些应用的另一个问题是，由于安全，温度或卫生原因，物理触摸部分可能无法接受。在这种情况下，必须探索非联系解决方案。

非接触精度传感
许多非接触式传感技术，如光电照片或超声波传感器，Excel只在没有实际触摸它的情况下检测某些东西的存在。然而，这些普通的感测类型远相附近先前讨论的物理限位开关的可重复精度。

对于高精度非接触传感，激光光传感器提供了最好的性能。这些设备可以安装在距离被感知部件一定距离的地方，避免与被感知部件以及环境条件接触。任何激光传感器的主要特点是传感范围、分辨率和成本。并不是所有的激光传感器都是一样的，它们的许多规格，包括可重复精度，从一个模型和风格到另一个可以有很大的差异。

有些类型的激光传感器只是监测光的反射量，而其他更先进的版本使用三角测量或飞行时间计算来确定位置。无论采用何种技术，性能通常都是以成本来量化的。

图3。激光传感器是一种适用于许多应用的高精度非接触测量方法，像Wenglor传感器这样的设备，可以分辨率为0.008 mm。

基本激光传感器的成本约为300美元，分辨率为1毫米，探测范围为0米到3米。如果价格是原来的两倍，那么传感器的分辨率可以达到0.05 mm以上，但范围可以缩小到50mm至350mm。同样的600美元，一个传感器可以提供0.008毫米的更好的分辨率，只要30毫米到80毫米的范围是可以接受的。

这不是激光传感器性能线的结束。对于数千美元，激光传感器可以具有0.00122 mm的分辨率，其范围为200毫米至1000mm，或甚至0.00006毫米，小传感窗口为20mm至24mm。除了成本之外，这些更先进的单位还需要特殊的编程和通信接口来完全捕获可用数据。但是，对于最苛刻的应用，该技术可用。

所有细节
为了精确感测，有四个主要的规格领域：
• 表现
•目标
•环境，和
•接口

关于性能，本文已经讨论了分辨率、重复性和最小/最大范围。另一个细节是响应速度，即传感器将数值传输到监控系统的速度。由于位置通常是在目标或传感器处于运动状态时感知到的，因此必须知道传感器提供距离信息的速度。

由于目标的角度、反射率和颜色可能会影响测量，特别是当使用激光传感器时，目标条件会起作用。环境条件包括温度、污染物，甚至振动。当进行如此敏感的测量时，至关重要的是要最大限度地保护传感装置，因为它可能容易受到温度漂移的影响。由于在某些情况下，设备的振动可能会超过传感器的分辨率，因此需要一个可靠的安装方案。

关于接口的最后一个问题:传感器可能只提供开关/关闭触点，或者它们可能输出测量4-20mA模拟信号，无论它们是标准精度还是高精度。更先进的传感器，特别是激光传感器，可以有一个全面的本地用户界面来配置和监控设备，还可以利用工业通信协议来传输数据。

组合多个传感器
由于激光传感器提供了如此好的非接触分辨率，它们也是执行更高级的测量的极佳选择。几个传感器可以结合起来测量盒子的长度和高度，例如，可以用来确定盒子的大小，或帮助自动化系统在传送带上定位盒子。有些模型可以配合编码器输入来提供z维元素，从而能够计算出完整的三维尺寸信息。

许多行业和应用对标准传感元件有更高的要求。几种类型的精密传感设备可以满足这些需求。选择正确的精密传感方案涉及与标准设备相同的一般考虑，但由于所涉及的测量的精细性质，有必要对细节进行更深入的研究。