CAPITOLUL II

2. INGINERIA TEHNICII SENZORICE / MICROSENZORICE PENTRU INGINERIA INTELIGENTĂ ŞI INFORMAŢIONALĂ

2.1. INGINERIA TEHNICII SENZORICE / MICROSENZORICE

Tehnica senzorică / microsenzorică utilizează în procesul de integrare tehnologică pentru informatizarea mediilor industriale sau de laborator, o gamă largă de senzori / microsenzori compatibili proceselor de fabricaţie, proceselor de măsurare / evaluare şi monitorizare şi altor procese cerute de natura activităţilor omului.

Dintre aceşti senzori / microsenzori, se remarcă paleta de senzori / microsenzori magnetostrictivi (fig.1), de senzori / microsenzori acţionaţi prin cablu (fig.2), de senzori / microsenzori cu scală magnetică (fig.3).

Fig.1 Fig.2

Fig.3

Aceşti senzori / microsenzori identificaţi, au la bază principiul nou de funcţionare, „Posichron” şi tehnologia senzorială de poziţionare, ceea ce le conferă acestora un rol activ în rezolvarea oricărui tip de probleme, în

177

măsurările liniare şi unghiulare utilizate în ingineria stemelor inteligente şi în ingineria instrumentaţiei inteligente şi informaţionale.

Astfel „posichron” reprezintă principiul magnetostricitv în funcţionarea senzorilor / microsenzorilor din acest domeniu, al căror domenii de aplicare sunt: echipamente de injectare – formare (modelare), sisteme de dozare şi mixare, maşini de turnare sub presiune, testările autovehiculelor, echipamentele pentru găurire, instalaţiile eoliene, cilindrii hidraulici şi presele, echipamentele de măsurare a nivelului de umplere, etc.

Dacă ne referim la senzorii / microsenzorii acţionaţi prin cablu, aceştia asigură operaţii de încredere în numeroase sectoare ale automatizării, în ingineria de proces, în industrie şi cercetare pentru utilizarea lor la sistemele de manipulare, la prese, la testarea avioanelor şi automobilelor, la tehnologia de profunzime, la maşini cu bandă transportatoare, la tehnologia de depozitare, la vehiculele de transport local, la maşini de găurit, instalaţii eoliene, tehnologii de reabilitare, în ingineria medicală, etc.

Dacă ne referim la senzori / microsenzori de tip bandă de măsurare magnetică cu cap senzor magnetostrictiv, al căror principiu de funcţionare este „posimag”, aceştia au numeroase aplicaţii industriale din producţia de utilaje, instalaţii şi echipamente de precizie, ca şi în cercetare, dintre care selectăm astfel:

procesarea metalului şi lemnului; sarcini manuale în sistemele de manipulare; fabricare PBC, inserare şi verificare; verificarea poziţională a unităţilor liniare; sisteme de control a calităţii pentru foile de metal; prese şi ghilotine; etc.

Senzori / microsenzori „Posimag” sunt, de altfel, potriviţi pentru măsurători liniare, unghiulare şi de viteză. Banda magnetică, poate fi aplicată şi pe suprafeţe neuniforme.

Dacă ne referim la senzori / microsenzori de poziţie tip ASM, aceştia oferă calitate şi precizie ridicate şi asigură, prin cercetările şi dezvoltările în curs, din laboratoare, împreună cu managementul calităţii, noi standarde ridicate.

Senzori / microsenzori ASM, asigură prin utilizarea lor de excepţie, oricând, măsurarea distanţei, poziţiei sau măsurătorile de lungime, în regim automat.

În general aceşti senzori / microsenzori ASM, îşi găsesc aplicaţii în toate sectoarele economiei, industriei şi cercetării.

Principiul de funcţionare – posichron şi senzorul/ microsenzorul posichron, asigură dezvoltarea domeniului de excelenţă al tehnicii inteligente de măsurare.

Senzorul posichron este un sistem de măsurare absolută, fără

178

contact şi fără uzură.Datorită formelor constructive variate – bară / profil pătrat şi ultraplat –

sistemul poate fi adaptat tuturor condiţiilor de instalare.Sistemul de măsurare liniar POSICHRON, constă dintr-un ghidaj

magnetostrictiv şi un magnet detaşabil pentru determinarea poziţiei.Principiul de măsurare al senzorilor/ microsenzorilor de poziţie

POSICHRON este bazat pe două efecte fizice: efectul Wiedemann şi efectul Villary.

Pentru a se crea efectul Wiedemann, un impuls de curent este trimis prin ghidajul de legătură al senzorului / microsenzorului de poziţie POSICHRON.

Impulsul de curent generează un câmp magnetic circular propagat la viteza luminii împrejurul ghidajului.

Dacă acest câmp magnetic circular face contact cu câmpul magnetic al magnetului de poziţie care este deplasat pe lungime, o undă de densitate torsională mecano-elastică, este trasă către aria de suprapunere a celor două câmpuri magnetice, ca rezultat al magnetostrictivităţii.

Unda propagată prin senzor / microsenzor este la viteza utrasonică.Capul senzor / microsenzor al senzorului de poziţie POSICHRON,

(fig.4), conţine un detector , ce detectează sosirea acestei unde.Efectul magneto-elastic Villary este folosit ca metodă de detecţie în

diferite medii industriale. În conformitate, cu efectul Villary, distanţa dintre bobina detectoare şi

magnetul care poate fi deplasat pe toată lungimea senzorului, este determinată prin măsurarea diferenţei de timp dintre pulsul de curent indus electric şi pulsul tensiune generat prin efectul Villary în bobina detectoare.

Această diferenţă de timp poate fi transformată (sau convertită) utilizând diferite metode, în semnale de ieşire analogice sau digitale.

Fig.4 Semnalele, ca efect al principiului „timp – de - zbor”, pot fi, de

asemenea, evaluate în mod direct prin module interfaţă obişnuite (universale) sau prin contoare şi dispozitive de măsurare a timpului.

179

Caracteristicile tehnice ale senzorului / microsenzorului de poziţie POSICHRON sunt următoarele:

principiu de măsurare: măsurare absolută; fără uzură sau întreţinere; rezistent: la murdărie, umiditate şi praf; categoria de protecţie: IP68; rezistent: la vibraţii şi şocuri; rezoluţia este nelimitată virtual; liniaritate: 0.01%; magneţi: poziţionali fără consum electric; domeniul de măsurare: 5.75mm;

Pentru implementarea senzorilor /microsenzorilor POSICHRON în diferite medii industriale, la nivele optime tehnico – parametrice, se realizează un model de selecţie exprimat în tabelul următor (tabelul 1).

Caracteristicile speciale ale diferitelor module de senzori /microsenzori (vezi tabelul 1):

(a) model PCQA21 profil cuadrat pentru montaj cu bandă; trei poziţii de montare; magnet de poziţionare neghidat.

(b) model PCQA22: profil cuadrat pentru montaj cu bandă; trei poziţii de montare; magnet de poziţionare neghidat; magnet de poziţionare magnet.

(c)model PCQA23: profil cuadrat pentru montaj cu bandă; trei poziţii de montare; magnet de poziţionare neghidat; magnet de poziţionare magnet; rezoluţie 2m.

(d)model PCFP21: profil plat pentru montaj cu şurubelniţa; W x H=50mm x 13mm; magnet de poziţionare neghidat; aranjamente variate.

(e)model PCFP22: profil plat pentru montaj cu bandă; W x H=48mm x 12mm; magnet de poziţionare neghidat.

(f)model PCFP23: profil plat pentru montaj cu bandă; W x H=36mm x 12mm; magnet de poziţionare neghidat.

180

(e)model PCST21: versiune cu tijă pentru montarea cilindrului; diametrul tijei 10mm; corespunzător pentru aplicaţiile cu cilindrii hidraulici.

(f)model PCST22: versiune cu tijă pentru montarea cilindrului; diametrul tijei 10mm; unitate electronică pentru un design compact.

(tabel 1)

Senzorii /microsenzorii de poziţie WS, au la bază următorul principiu de funcţionare: captează măsurătoarea poziţiei , fie absolut, fie

181

incremental, folosind cabluri de măsurare din oţel inoxidabil.Pentru realizarea acestor senzori /microsenzori, se folosesc diferite

construcţii, cu lungimi de măsurare de până la 60,000m, cu design-ul ultra –simplu şi reprezintă soluţia de bază ideală pentru numeroase sarcini de măsurare a lungimi sau poziţiei.

Structura senzorilor /microsenzorilor WS (fig.5) este următoarea: cablu de măsurare precis –calibrat; cablu de măsurare tambur; ax de măsurare; arc motor; element senzor unghiular; senzor electronic, opţional;

Fig.5Pentru senzorul /microsenzorul WS, cablul de măsurare este prima

configurare din spirala strânsă de straturi din jurul tamburului.Pentru determinarea poziţiei, cablul de măsurare este desfăşurat de

pe tambur în sens opus forţei de revenire a arcului motor.Procesul de desfăşurare de pe tambur transformă deplasarea liniară

a cablului de măsurare într-o deplasare unghiulară.Această deplasare unghiulară este captată, folosind elemente

senzor unghiulare (traductoare sau potenţiometre) şi transformate în semnal electric de ieşire.

Ieşirile analogice includ potenţiometre, 010V, 420mA, SSI derivat analog sau o versiune programabilă cu deschidere şi ajustaj offset.

Ieşirile digitale includ traductoare incrementale, traductoare absolute, SSI, CANopen, Profibus, Interbus-S sau RS-232.

Caracteristicile tehnice ale senzorului /microsenzorului WS, sunt următoarele:

rapid şi simplu de asamblat; necesar, doar ghidare liniară; design compact; categoria de protecţie: IP68; rezistent la vibraţii şi şocuri; liniaritate: 0.01%; magneţi poziţionali fără consum electric;

182

domeniul de măsurare: 60,000mm; diferite tipuri de ieşiri;

Pentru implementarea senzorilor /microsenzorilor WS, în diferite medii industriale şi corespunzători tehnico-parametric, este realizat un model de selecţie al acestora, în conformitate cu tabelul următor (tabelul 2): (tabel 2)

Caracteristicile speciale ale diferitelor module de senzori /microsenzori (vezi tabelul 2):

183

(a) model WS 10 senzor industrial; foarte compact; pentru aplicaţii variate.

(b) model WS 17KT: senzor analog pentru domenii medii; senzor universal industrial.

(c) model WS 19KT: senzor industrial robust; cu ieşire traductor;

(d)model WS 60: senzor compact; special pentru aplicaţii de ridicare;

(e)model WS 12: foarte robust; pentru aplicaţii în medii ostile.

(f)model WS 10EX: rezistent la praf; foarte compact.

(g)model WS 12EX: rezistent la praf; foarte robust; pentru aplicaţii în medii ostile.

(h)model WS 100: etanşare rezistentă la compresiune; fabricat din oţel inoxidabil; pentru aplicaţii marine.

(i)model WS 31C/42C: senzor miniatural; pentru aplicaţii OME şi instrumentare

(j)model WS 10SG: carcasă de plastic; montaj flexibil.

Senzorii /microsenzorii POSIMAG au la bază următorul principiu de funcţionare: măsoară, fără contact cu rezoluţie înaltă magnetică, lungimi de până la 30.000mm. Aceşti senzori /microsenzori, datorită rezistenţei la murdărie, la uzură /rupturi, sunt potriviţi pentru utilizări în condiţii extreme de mediu.

Structura unui senzor /microsenzor POSIMAG (fig.6), constă dintr-un cap de scanare magnetostrictiv (MR) şi o bandă magnetică de măsurare.

Banda magnetică de măsurare este formată dintr-o fâşie flexibilă de oţel care are la suprafaţă un strat purtător laminat magnetizat la intervale regulate cu poli N şi S.

184

Banda de măsurare poate fi fixată folosind un adeziv de fixare special sau folosind şine de asamblare cu bandă de fixare.

Fig.6

Pentru a fi protejată de influenţele extreme mecanice, banda magnetică este acoperită de un strat laminat realizată dintr-o bandă subţire de oţel inoxidabil.

Pentru a capta o poziţie, capul senzor magnetorezistiv (MR) prelevă câmpuri magnetice sinusoidale deasupra benzii magnetice de măsurare în aşa fel încât procesul este fără contact şi evită uzura şi rupturile. Distanţa dintre capul senzor MS şi suprafaţa benzii magnetice poate fi de la 2mm în cazul în care banda are un spaţiu magnetic de 5mm. Semnalele sinus-cosinus generate de capul senzor, care sunt defazate cu 90o, sunt scoase fără întârziere ca semnale impuls compatibile cu RS422 via unităţii electronice de interpolare integrată care lucrează în conjunctură cu marca de referinţă. Sunt disponibile rezoluţii de 5m. Semnalele pot fi apoi procesate de orice unitate de control industrială cu viteze de procesare a semnalului corespunzătoare sau afişate direct folosind o unitate de afişare digitală din seriile AASPRODIS.

Caracteristicile tehnice ale senzorului /microsenzorului POSIMAG sunt următoarele:

construcţie viguroasă; fără contact, fără uzură; carcasă de protecţie metalică; rezistent la murdărie; categoria de protecţie IP67; asamblare şi reglare uşoară; procesarea semnalului standard cu traductorul;

185

distanţa dintre capul senzor MR şi banda magnetică de 2mm;

semnale de referinţă şi sfârşit de cursă; domeniul de măsurare de până la 30.000mm.

Pentru utilizarea senzorilor /microsenzorilor POSIMAG, în diferite medii industriale, la parametrii optimi, se realizează un model de selecţie, în conformitate cu tabelul următor (tabelul 3).

(tabel 3)

Aplicaţiile industriale ale senzorilor / microsenzorilor de poziţionare magnetostrictivi, (tip POSICHRON) ale senzorilor /microsenzorilor de poziţionare cu acţionare prin cablu (tip WS) şi ale senzorilor /microsenzorilor (de tip POSIMAG) sunt multiple şi diversificate.

186

Bandă de măsurare magnetică şi cap senzor cu mişcare liberă

pentru întăritură directă cu adeziv – metoda de montare cost

Cap senzor

Bandă de măsurare magnetică în profil plat şi cap senzor neghidat

Uşor de montat.Regalare la locul amplasării

Bandă se măsurare magnetică în profil condus şi cap senzor ghidat

Roţi poli magnetici

Posimag-Rot

Roţi poli cu diferite diametre

Bandă magnetică

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

O gamă largă de aplicaţii, ale senzorilor /microsenzorilor de tip Posichron, WS şi Posimag, se identifică în mediile industriale ale economiei româneşti, după cum urmează:

(a) în domeniul autovehiculelor mari, de tip „basculantă”, (fig.11), spre exemplu, pentru controlul / măsurarea şi /sau poziţionarea cilindrilor hidraulici de acţionare a deschiderii /închiderii unghiului necesar încărcării şi /sau descărcării „basculantelor”. Această funcţie a senzorilor /microsenzorilor nominalizaţi, este foarte importantă, pentru evaluarea şi monitorizarea procesului aferent şi deservit de autovehiculele de tip basculantă.

Fig.11(b) în domeniul depozitelor automate de piese, scule,

dispozitive tehnologice, (fig.12), spre exemplu, pentru poziţionarea în coordonate carteziene, a manipulatoarelor tehnologice, a cărucioarelor tehnologice, etc., atât în plan orizontal cât şi în plan vertical. Această funcţie, caracteristică senzorilor /microsenzorilor nominalizaţi, este importantă pentru comanda de deschidere /de închidere /de poziţionare în x şi y, la diferite poziţii, a dispozitivelor şi echipamentelor tehnologice de deservire, într-o matrice funcţională de asamblare a depozitelor automate, ceea ce îi conferă, în final o funcţie complexă integrată, necesită deservirii atelierelor flexibile de fabricaţie.

187

Fig. 12(c) în domeniul echipamentelor medicale transportabile

(fig.13) şi destinate serviciilor din unităţile spitaliceşti, spre exemplu, pentru poziţionarea pe verticală a platformei medicale, în vederea compatibilizării poziţiei pacientului supus la diferite servicii medicale de investigare şi diagnosticare.

Fig.13

(d) în domeniul echipamentelor tehnologice (fig.14) destinate diferitelor medii medicale, camere curate, laboratoare fotografice şi chiar industriale, pentru poziţionarea unor subansambluri funcţionale executate a diferitelor procese medicale, tehnologii /nanotehnologii, procese metrologice, procese industriale, etc.

188

Fig.14(e) în domeniul automobilelor (fig.15) pentru atelierele de

service şi întreţinere şi pentru atelierele de încercări a automobilelor, destinate poziţionării în coordonate carteziene a dispozitivelor de reglare şi poziţionare, a dispozitivelor de încercări pentru parametrii statici şi dinamici, etc.

Fig.15

(f) în domeniul automobilelor (fig.16) pentru atelierele de întreţinere şi /sau pentru atelierele de montaj automobile, destinate poziţionării pe verticală şi corespunzător unei singure coordonate, precum nivele de lucru, sub sau peste nivelul corespunzător postului de lucru, fie montaj, fie pregătire tehnologică, fie întreţinere şi service;

189

Fig.16(g) în domeniul platformelor tehnologice (fie 17) fie

mobile, fie imobile, spre exemplu, pentru poziţionarea în coordonată carteziană a subansamblurilor de transport sau de construcţii necesare desfăşurării activităţilor de pe platforme.

Această funcţie a senzorilor /microsenzorilor menţionaţi este necesar a fi integrată cu toate funcţiile de comandă, coordonare şi monitorizare a platformelor tehnologice, prin transferul informaţiilor funcţiei de poziţionare, în unităţile electronice informatice şi informaţionale ale platformelor tehnologice.

Fig.17(h) în domeniul construcţiilor de maşini, respectiv al

autovehiculelor de transport (fig.18), fie în procesul lor de fabricaţie, fie în procesul de service şi întreţinere, spre exemplu pentru poziţionarea, pe verticală, în coordonată carteziană, a autovehiculelor.

Funcţia de poziţionare a senzorilor /microsenzorilor menţionaţi,

190

este integrată în mix-ul funcţiilor sistemului informatic şi informaţional, de supraveghere, comandă şi coordonare a tuturor activităţilor necesare proceselor tehnologice industriale aferente productivităţii şi /sau întreţinerii autovehiculelor.

Fig.18(i) în domeniul construcţiilor de maşini, respectiv al platformelor

hidraulice industriale (fig.19), pentru poziţionarea pe verticală în coordonată liniară sau unghiulară a platformei odată cu transportarea sau bazarea anumitor subansambluri, obiecte, persoane, etc.

Funcţia de poziţionare a senzorilor /microsenzorilor nominalizaţi este integrată matricei de funcţii corespunzătoare sistemului de comandă şi conducere informative şi informaţional.

Fig.19(j) în domeniul construcţiilor aerospaţiale, respectiv al hangarelor

şi al tunelurilor tip burduf, (fig.20) conexe avioanelor şi alte nave aerospaţiale, pentru poziţionarea în lungime a construcţiilor aerospaţiale, într-un regim automatizat şi dinamic.

Funcţia de poziţionare a deschiderilor construcţiilor aerospaţiale se

191

integrează în sistemele automate de evaluare şi coordonare, prin transferul automat al informaţiilor date de senzorii /microsenzorii menţionaţi şi utilizaţi de aceste construcţii.

Fig.20(k) în domeniul liniilor tehnologice industriale, (fig.21) respectiv al

tipografiilor, al proceselor de aprovizionare bucată cu bucată din industria lemnului, din industria prefabricatelor, din industria sticlei, etc., pentru poziţionarea deplasărilor în coordonate carteziene, necesare desfăşurării proceselor industriale.

Funcţia de poziţionare, în coordonate carteziene (x,y) şi /sau în multicoordonate carteziene (xi, yi), se integrează mix-uri de funcţii de coordonare ale proceselor industriale şi respectiv ale utilajelor tehnologice.

Fig.21(l) în domeniul construcţiilor aerospaţiale, respectiv al

transportatoarelor mobile ale avioanelor şi /sau altor construcţii aerospaţiale, (fig.22) pentru poziţionarea pentru deplasarea transportatoarelor, în coordonate carteziene, pe parcursul propriu-zis de transport al avioanelor.

Funcţia de poziţionare şi de măsurare deplasărilor, a

192

senzorilor /microsenzorilor menţionaţi, se integrează în sistemul informatic şi informaţional de conducere şi coordonare a transportatoarelor mobile ale avioanelor şi altor construcţii aerospaţiale.

Fig.22(m) în domeniul construcţiilor de maşini, respectiv al

echipamentelor de „tip stivuitor” de magazin automat, (fig.23) pentru piese, componente, subansambluri, scule şi portscule, etc., pentru poziţionarea subansamblului mobil de tip telescop, în vederea aşezării sau extragerii de pe alveolele tehnologice, a piesei, componentei, subansablului, sculei, portsculei, etc., în cadrul procesului global de deservire a magazinelor automate.

Funcţia de poziţionare pe verticală a echipamentelor, componentelor, pieselor, sculelor, etc. Se integrează în mix-ul funcţiilor sistemului informatic şi informaţional de evaluare şi coordonare a echipamentelor de „tip stivuitor”.

Fig.23(n) în domeniul construcţiilor de maşini, respectiv al

echipamentelor de tip „moto - stivuitor” , de preluare, ridicare şi transport al pieselor, obiectelor, pentru poziţionarea în plan vertical şi orizontal, în două coordonate, a echipamentului „moto - stivuitor ”, (fig.24) pentru desfăşurarea procesului propriu zis de transport piese, obiecte,

193

etc.Funcţia de poziţionare pe verticală şi pe orizontală a

senzorilor /microsenzorilor menţionaţi, pentru moto – stivuitoare, se integrează cu tot mix-ul de funcţii al unităţilor electronice de coordonare al moto-stivuitoarelor.

Fig.24(o) în domeniul construcţiilor de maşini, respectiv al

echipamentelor tehnologice chimice, pentru poziţionare longitudinală a acestora, în coordonată carteziană (fig.25).

Funcţia de poziţionare longitudinală a senzorilor /microsenzorilor menţionaţi, se integrează în sistemul central de comandă şi coordonare al procesului tehnologic aferent echipamentelor tehnologice chimice.

Fig.25(p) în domeniul echipamentelor geologice de tip sondă, pentru

poziţionarea şi pentru măsurarea longitudinală a sistemului mobil, (fig.26)într-o coordonată carteziană

Funcţia de poziţionare şi de măsurare longitudinală este integrată mix-ului de funcţii şi de sisteme inteligente de comandă şi coordonare ale ansamblului.

194

Fig.26

(r) în domeniul echipamentelor medicale cu raze x, (fig.27) cu acţionare în plan vertical, respectiv a sistemelor de ridicare pe verticală a „capului cu raze x”, de explorare şi investigare şi a platformei de poziţionare şi susţinere persoană /pacient supus investigării şi explorării medicale.

Funcţia de poziţionare şi măsurare pe verticală a senzorilor /microsenzorilor menţionaţi, se integrează mix-urilor de funcţii complexe ale echipamentelor medicale cu raze x, respectiv sistemelor informatice şi informaţionale de comandă şi de coordonare a proceselor medicale propriu zise ale explorării şi investigării pacientului.

Fig.27

(s) în domeniul echipamentelor medicale cu raze x cu acţionare în plan orizontal, (fig.28) respectiv a sistemelor de ridicare pe verticală „ a capului cu raze x”, de explorare şi investigare şi a platformei de poziţionare şi susţinere persoană /pacient supusă investigării şi explorării medicale.

195

Fig.28(t) în domeniul autovehiculelor cu platformă tehnologică în

paralelogram, pentru deservirea de servicii de întreţinere şi reparaţii la înălţime, pentru poziţionarea şi pentru măsurarea în plan vertical a deplasărilor pe verticală, în funcţie de cerinţele tehnice de la locul intervenţiilor deservite.

Funcţia de poziţionare şi de măsurare pe verticală a senzorilor /microsenzorilor menţionaţi, se integrează în ansamblul funcţiilor de comandă, execuţie şi evaluare din sistemele de comandă şi coordonare ale autovehiculelor cu platformă tehnologică în paralelogram.

Fig.29(u) în domeniul echipamentelor medicale cu RMN, (fig.30)

respectiv a sistemelor de ridicare pe verticală a platformei de poziţionare şi de sprijin a persoanei /pacientului pentru investigare sau explorare şi respectiv, a sistemelor de deplasare longitudinală şi de poziţionare în plan orizontal a platformei de poziţionare şi de sprijin a pacientrului, în vederea introducerii platformei cu persoana de investigat în interiorul echipamentului medical cu RMN, pentru investigarea şi explorarea

196

persoanei prin fotografierea în diferite secţiuni cu RMN.Funcţia de poziţionare şi de măsurare a senzorilor

/microsenzorilor menţionaţi este integrată ansamblului de funcţii complexe ale sistemului central informatic de comandă şi coordonare al echipamentului medical cu RMN.

Fig.30(v) în domeniul echipamentelor tehnologice de prelucrare în 3D

cu CNC pentru procese tehnologice de prelucrare din diferite medii industriale, pentru măsurarea şi poziţionarea axelor de coordonate (x, y, z) ale echipamentelor tehnologice necesare efectuării operaţiilor tehnologice specifice fiecărui reper prelucrat.

Funcţia de măsurare şi poziţionare pentru 3D este integrată în ansamblul funcţiilor CNC aferente echipamentelor tehnologice în 3D cu CNC şi răspunde condiţiilor metrologice şi de precizie în execuţie, la nivelul normelor şi standardelor europene /internaţionale.

Fig.31(x) în domeniul echipamentelor tehnologice de prelucrare a

lemnului, respectiv a sistemelor de acţionare în plan, în coordonate carteziene x şi y, pentru reglarea şi poziţionarea subansamblurilor tehnologice de definire a poziţiilor dispozitivelor tehnologice, corespunzătoare parametrilor tehnici (dimensionali) pentru reperele

197

prelucrate.Funcţia de reglare, poziţionare şi măsurare a senzorilor

/microsenzorilor menţionaţi se integrează în mix-ul funcţiilor specifice echipamentelor tehnologice d prelucrare a lemnului, prin implementarea acesteia în sistemele de comandă şi coordonare ale ansamblului tehnologic de prelucrare.

Fig.32(y) în domeniul utilajelor tehnologice de escavare la suprafaţă,

respectiv a sistemelor de acţionare în plan cartezian şi plan polar, pentru măsurarea şi poziţionarea în coordonate carteziene şi polare a utilajului tehnologic.

Funcţia de măsurare şi poziţionare în coordonate carteziene şi polare ale senzorilor /microsenzorilor menţionaţi se integrează în ansamblul funcţiilor specifice procesului de escavare, de comandă şi coordonare a cestui proces, prin implementarea în sistemul informatic de comandă şi coordonare al echipamentului tehnologic de escavare.

Fig.33(z) în domeniul echipamentelor tehnice de dotare a entităţilor de

tip frizerie, coafor, întreţinere şi înfrumuseţare, etc., respectiv a sistemelor de acţionare pentru deplasarea şi poziţionarea pe verticală în vederea poziţionării optime a persoanei pentru desfăşurarea procesului

198

specific entităţilor nominalizate.Funcţia de deplasare şi poziţionare pe verticală a senzorilor

/microsenzorilor menţionaţi este utilizată pentru comanda poziţionării echipamentului tehnic în vederea optimizării desfăşurării operaţiilor specifice entităţilor nominalizate.

Fig.34

Pe lângă toate aceste domenii de aplicaţie identificate şi prezentate ale senzorilor /microsenzorilor magnetostrictivi – POSICHRON, senzorilor /microsenzorilor cu acţionare prin cablu – WS şi senzorilor /microsenzorilor cu scală magnetică – POSIMAG, aparmult mai multe domenii de utilizare a acestora, contribuind în toate acestea, la automatizarea şi informatizarea proceselor, tehnologiilor şi serviciilor.

2.2. INTERFEŢE ELECTRONICE PENTRU TRADUCTOARE FOTOELECTRICE ABSOLUTE

2.2.1. Valori absolute ale poziţiei prin interfaţa „EnDat 2.1”

Ca interfaţă bidirecţională, interfaţa EnDat 2.1 pentru traductoare absolute este capabilă să producă valori absolute ale poziţiei ca şi cererea sau updatarea informaţiilor stocate în traductor. Datorită metodei seriale de transmitere, sunt necesare numai patru linii de semnal. Tipul transmiterii (parametrii şi valorile poziţiei) este selectat de comenzi caracteristice pe care unitatea electronică le transmite traductorului. Datele sunt transmise sincron cu semnalul ceas al unităţii electronice.

Beneficiile aduse de interfaţa „EnDat”

o singură interfaţă pentru toate traductoarele absolute, prin care unitatea electronică poate distinge automat între „EnDat” şi SSI;

complementar, ieşire pentru semnale incrementale;

199

autoconfigurare în timpul instalării traductorului, întrucât toate informaţiile necesare unităţii electronice sunt stocate în traductor;

cost redus; pentru aplicaţiile standard, şase linii sunt suficiente;

securitate ridicată datorită alarmelor şi mesajelor de atenţionare care pot fi evaluate în unitatea electronică cu scopul monitorizării şi diagnosticării;

timpi de transmitere minimizaţi prin adaptarea lungimii cuvântului-dată cu rezoluţia traductorului şi prin frecvenţe înalte de ceas;

încredere în transmisii prin inspecţii ciclice redundante; date primare printr-o valoare offset în traductor; e posibil formarea unui sistem redundant, deoarece valoarea

absolută şi semnalele incrementale au ieşirile independente una da alta.

În tabelul următor se pot observa caracteristicile interfeţei EnDat (tabelul 1).

2.2.2. Funcţionarea interfeţei EnDat

Ieşirile interfeţei EnDat scot valori absolute ale poziţiei, opţional face ca semnalele incrementale să fie disponibile şi permite citirea şi scrierea din/în memoria traductorului.

(Tabel 1) Interfaţa EnDat 2.1 bidirecţională serialăTransfer date Parametrii şi valori absolute ale poziţieiIntrare date Linie receptoare diferenţială în acord cu EIA standardul RS

485 pentru semnalele CLOK, CLOK , DATA ŞI

Ieşire date Linie emiţătoare diferenţială în acord cu EIA standardul RS 485 pentru semnalele DATA ŞI

Nivel semnal Ieşire tensiune diferenţială <1,7cu z0=120Cod Cod binarValori poziţie În direcţia de parcurgere arătată de săgeatăSemnale incrementale

1Vpp

Cablu de conectareLungime cabluTimp de propagare

Cablu Heidenhain cu izolaţiePUR [(4x0,14mm2)+4(2x0,14mm2)+(4x0,5mm2)]Max. 150m cu 90pF/m capacitate distribuită6ns/m

Circuitul de intrare al unităţii electronice (fig.1)

200

Fig. 1

2.2.3. Selectarea tipului de transmisie

Valorile poziţiei şi conţinutul memoriei sunt transmise serial prin liniile DATA. Tipul informaţiei ce va fi transmisă, este selectat prin comenzi caracteristice. Aceste comenzi definesc conţinutul informaţiei care urmează. Fiecare comandă caracteristică constă în 3 biţi. Dacă traductorul sesizează o eroare în modul transmiterii, va trimite un mesaj de eroare.

Sunt disponibile următoarele comenzi caracteristice: traductorul trimite valoarea absolută a poziţiei ; selectarea ariei de memorie; traductorul transmite /primeşte parametrii ultimei arii de

memorie definită; traductorul transmite valori test; traductorul primeşte monezi test; traductorul primeşte RESET.

2.2.4. Parametrii

Traductorul asigură câteva arii de memorie pentru parametrii. Acestea pot fi citite de unitatea electronică, iar unele pot fi scrise de producător, de OEM sau de utilizatorul final. Unele arii de memorie pot fi protejate împotriva scrierii.

Parametrii, care de cele mai multe ori sunt setaţi de OEM, definesc funcţiile traductorului şi interfeţei EnDat. Când traductorul este înlocuit, este

201

esenţial ca setările parametrilor să fie corecte. Încercările de a configura echipamentul fără datele OEM poate avea efecte negative în funcţionare.

Fig.2

2.2.5. Ariile memoriei

Parametrii producătorului traductoruluiAceastă memorie protejată împotriva scrierii conţine toate informaţiile

specifice traductorului ca: tipul traductorului (liniar /unghiular, etc.), perioada semnalului, numărul de valori ale poziţiei per revolventă, formatul transmisiei valorilor absolute, direcţia rotaţiei, viteza maximă permisă, acurateţea în funcţie de schimbarea vitezei, alarme şi viteze de informare, numere seriale.

Aceste informaţii alcătuiesc baza configurării automate.

2.2.6. Parametrii OEM-ului

În această arie liberă a memoriei, OEM-ul poate stoca informaţiile proprii. De exemplu, „eticheta electronică ID” a motorului integrat în traductor, care indică tipul motorului, curentul maxim admis.

2.2.7. Parametrii funcţionării

Această arie este adresată utilizatorului pentru scrierea datelor proprii. Poate fi protejată împotriva suprascrierii.

2.2.8. Nivelul funcţionării

202

Această arie de memorie asigură alarme detaliate şi mesaje cu scop de diagnosticare. Aici se poate activa protecţia suprascriere pentru parametrul OEM şi parametrul de funcţionare al ariei memoriei, şi de a interoga statutul său. Odată activată, protecţia suprascriere nu mai poate fi inversată.

2.2.9. Funcţiile de monitorizare şi diagnosticare

Alarme şi mesaje de atenţionareInterfaţa „EnDat” dă posibilitatea monitorizării traductorului fără a fi

necesară o linie de transmisie adiţională.O alarmă devine activă dacă există un defect în funcţionare care

poate duce la valori incorecte. În acelaşi timp, un bit al alarmei este fixat în cuvântul dată. Condiţiile alarmei:

întreruperea iluminării; amplitudinea mică a semnalului; erori în calculul valorii poziţiei; curentul de alimentare prea mare /mic; consum de curent excesiv.

Avertizările indică faptul că anumite toleranţe ale traductorului au fost atinse sau depăşite – cum ar fi schimbarea vitezei sau limita compensării intensităţii luminoase prin reglarea tensiunii – fără a implica ca valoarea măsurată să fie incorectă. Această funcţie face posibilă emiterea de avertizări în vederea minimizării timpului de repaus. Alarmele şi avertizările suportate de traductor sunt salvate în aria de memorie „parametrii producătorului traductorului”.

2.2.10. Transferul datelor

Pentru a creşte încrederea în transferul datelor, este executat un control ciclic redundant (CRC) prin procesarea logică a valorilor individuale ale bitilor unui cuvânt dată. CRC-ul este decodat în unitatea electronică receptoare şi comparat cu cuvântul dată. Acestea elimină în mare parte erorile cauzate de disturbaţiile din timpul transmiterii datelor.

Cele două tipuri de transfer al datelor „EnDat” sunt transferul valorilor poziţiei şi transferul parametrilor.

2.2.11. Cicluri de control pentru transferul valorilor poziţiei

Semnalul ceas este transmis de unitatea electronică pentru a sincroniza ieşirea datelor din traductor. Când nu se transmite, semnalul ceas afişează HIGH. Ciclul transmisiei începe cu prima muchie. Valorile măsurate sunt salvate, iar valorile poziţiei sunt calculate.

După două pulsuri ceas (2T), unitatea electronică trimite comanda caracteristică traductorul transmite valoarea poziţiei.

203

După calculul valorii absolute a poziţiei, bitul de start începe transmiterea de la traductor la unitatea electronică.

Bitul alarmă următor este un semnal comun tuturor funcţiilor monitorizate şi serveşte monitorizarea se defectează. Devine activ când defectarea traductorului are rezultate asupra valorilor poziţiei. Cauza exactă a problemei este salvată în memoria „starea funcţionării” unde poate fi interogată in detaliu.

Valoarea absolută a poziţiei este transmisă apoi, începând cu LSB. Lungimea ei depinde de tipul traductorului utilizat. Este salvată în aria memoriei producătorului traductorului. Deoarece interfaţa EnDat nu necesită umplerea bitilor de prisos cu zero ca SSI, timpul transmisiei valorilor către unitatea electronică este minimizat.

Transmiterea datelor se încheie cu controlul ciclic reduntand (CRC).Ceas întrerupt (fig.3)Ceasul întrerupt menit în particular sistemelor timp-măsurat cum ar fi

controlul buclelor închise. La sfârşitul cuvântului dată, semnalul ceas este setat la nivelul HIGH. După 10...30 linia datelor coboară la LOW. Apoi o nouă transmisie poate începe prin pornirea ceasului.

Fig.3

Ceas continuu (fig.4)Pentru aplicaţii care cer achiziţia rapidă a valorilor măsurate, la

interfaţa EnDat ceasul poate rula continuu. Imediat ce ultimul bit CRC a fost trimis, linia datelor este schimbată pe HIGH timp de un ciclu şi apoi pusă pe LOW. Noua valoare a poziţiei este salvată. Deoarece comanda traductorul transmite valoarea poziţiei este necesară doar înaintea primei transmisii de date, modul de transmitere ceas continuu reduce lungimea pulsului ceas cu 10 perioade per valoare.

204

Fig.4

2.2.12. Cicluri control pentru transmiterea parametrilor (comanda 001110)

Înainte de transferul parametrilor, este specificată aria de memorie cu comanda caracteristică selectează aria memoriei urmată de un cod selectare – limită – memorie (MRS). Datorită timpilor de acces interni la ariile memoriei, timpul tac poate atinge 12ms.

Fig.5

2.2.13. Sincronizarea valorii cod transmisă serial cu semnalul incremental

Traductoarele absolute cu interfaţă EnDat pot sincroniza exact valorile absolute ale poziţiei transmise serial cu valorile incrementale. Cu fiecare semnal zăvor al semnalului CEAS de la unitatea electronică, semnalele de scanare ale căilor individuale din traductor şi din contor sunt îngheţate, cum sunt, de altfel şi convertorii A/D pentru subdivizarea semnalelor incrementale sinusoidale în unitatea electronică.

205

2.2.14. Citirea parametrilor de la traductor

După selectarea ariei memoriei, unitatea electronică transmite un protocol complet al comunicaţiilor începând cu comanda traductorul transmite parametrii, urmată de adresa de 8 biţi şi de 16 biţi cu conţinut aleator. Traductorul răspunde prin repetarea adresei de 16 biţi conţinând parametrul. Ciclul transmisiei este încheiat cu un control CRC.

Valoarea cod transmisă prin interfaţa serială identifică o perioadă a semnalului. Valoarea poziţiei este absolută în cadrul unei perioade sinusoidale a semnalului incremental. Semnalul incremental subdivizat poate fi adăugat, în unitatea electronică, valorii cod transmisă serial.

2.2.15. Scrierea parametrilor în traductor (fig.6)

După selectarea ariei memoriei, unitatea electronică transmite un protocol complet al comunicaţiilor începând cu comanda traductorul primeşte parametrii, urmată de adresa de 8 biţi şi de valoarea parametrului de 16 biţi . Traductorul răspunde prin repetarea adresei şi conţinutului parametrului. Ciclul transmisiei este încheiat cu un control CRC.

Fig.6

După pornire sau după transmisia iniţială a valorilor poziţiei, sunt disponibile două valori redundante ale poziţiei în unitatea electronică. Cum traductoarele cu interfaţă EnDat garantează o sincronizare precisă a transmiterii valorii absolute cu semnalele incremental, cele două valori pot fi comparate în unitatea electronică. Această monitorizare este posibilă chiar şi la viteze mari datorită timpilor mici de transmitere, mai mici de 50 ai

206

interfeţei EnDat. Această capacitate este o condiţie esenţială pentru design-ul echipamentelor moderne şi conceptelor de siguranţă.

2.3. TEHNICA MĂSURĂRII ÎN INGINERIA INSTRUMENTA-ŢIEI INTELIGENTE ŞI INFORMAŢIONALE CU TRADUCTOARE ELECTRONICE DE POZIŢIE ÎN 3D

2.3.1. Tehnica măsurării cu traductorul electronic de poziţie 3D, tip Renishaw

Tehnica măsurării cu traductorul tip Renishaw (fig.1şi fig.2) se utilizează în schema bloc aplicată în cadrul echipamentelor tehnologice de prelucrare cu CNC.

Fig.1

207

Fig.2

2.3.2. Tehnica de măsurare cu traductorul electronic de poziţie în 3D, tip PH

Tehnica de măsurare cu traductorul electronic tip PH, presupune:(a) Descrierea constructivă (fig.3) a traductorului:Palpatorul PH, SUA este construit într-o soluţie brevetată cu principiu

nou de funcţionare.Astfel, în figura 3, se dă o secţiune prin acest palpator, în care se pot

observa: de un suport, se prind tijele palpatoare, cu axele rectangulare,

cea ce permit palparea din fiecare direcţie. Acest suport se termină cu o piesă triunghiulară, pe braţele căreia se găsesc cele trei contacte, formate din role cilindrice, dispuse radial, cea ce asigură şi unghiul de prismă;Deasupra acestei piese suport contacte, menţinută cu un arc de întindere, se găseşte o altă piesă triunghiulară, pe care se găsesc perechile de contact formate din bile (din oţel) şi menţinută într-un contact permanent de un arc de compresiune.

Suportul acestor trei contacte, legat de tija palpatoare, este menţinut în contact mecanic, cu o piesă mecanică, articulată prin intermediul a trei bare (dreptunghiulare), cea ce face să permită o deplasare, prin deformaţie; pentru deplasarea microdeplasărilor sunt montaţi senzori pe cele trei bare de articulaţie; dacă microdeplasările sunt depăşite, atunci intervine deplasarea mecanică a subansamblurilor purtătoare a celor 3 contacte electrice, care face ca aceste contacte să se deschidă, deschidere de ordinul milimetrilor.

Aceste elemente mecanice sunt montate într-un corp al palpatorului, ce are o prindere cilindrică pentru axa utilajului de măsurare.

208

Fig.3

(b) Descriere funcţională (fig.4) a traductorului:Deplasarea tijei de palpare sub formă de bilă, face ca senzorul pe

direcţia torsionării să sesizeze microdeplasările şi semnalul electric astfel format, este transmis mai departe la blocul electronic ce marchează momentul „citirii” traductorului fotoelectric de deplasare; aşa se prezintă pentru fiecare direcţie de deplasare; în cazul când deplasarea continuă, atunci are loc deschiderea unuia din cele 3 contacte, cea ce determină emiterea unui semnal electric, care informează partea electronică a traductorului fotoelectric de deplasare.

Acest principiu are mai multe avantaje, printre care: rezolvă momentul declanşării timpului de contactare al palpatorului cu suprafaţa piesei de măsurat.

În figura 4 se poate observa modul de realizare al contactelor electrice, contacte realizate prin perechile bile-role cilindrice; aceste contacte realizează şi ghidarea pe poziţiile de contactare, datorită prismelor formate.

Pentru sesizarea microdeplasărilor sunt montate elemente senzoriale, pe elementele elastice, cu axele de simetrie la un unghi de 25o faţă de axele verticale; aceste elemente sunt senzori (rezistivi, capacitivi, etc.) care datorită tensionărilor, ca urmare a microdeplsărilor cauzate de contactul cu suprafaţa piesei de măsurat, se formează semnale electrice, care sunt amplificate şi trimise în blocul electronic.

209

Fig.4

(c) Descrierea caracteristicilor tehnice ale traductoruluiPalpatorul PH, SUA este caracterizat astfel:

forţa de măsurare: 10cN 5cN; forţa de cuplare: 50cN 10cN; variaţia forţei statice: 13%; microdeplasări senzoriale: 2m 0.5m; microdeplasări pe x, y, z: 510mm; fidelitate: 0.75m; numărul tijelor de măsurare: 5; vârful tijelor de măsurare: bilă, vârf conic, disc, etc; diametrul de fixare: 14; 20; 24mm; semnalizare contact: semnal optic şi sonor;

(d) Descriere tehnologică:Palpatorul PH, SUA este caracterizat din punct de vedere tehnologic,

astfel: tijele de palpare sunt realizate prin următoarele operaţii

tehnologice: debitare, strunjire, tratament, rectificare şi control calitate; vârfurile de palpare (bilele) sunt încastrate în tije prin lipire, în

dispozitive de centrat, cea ce duce la asigurarea coaxialităţii axelor de simetrie;

210

corpul palpatorului se realizează prin operaţii tehnologice de strunjire, găurire, rectificare, aceste operaţii se realizează pe maşini-unelte universale sau cu NC;

arcurile de întindere şi compresiune se realizează din oţel arc, tratat în cuptoare speciale şi tarate pe dispozitive de etalonat;

reperele, sub formă de triunghi, purtătoare a contactelor electrice, sunt realizate din oţel prin frezare şi rectificare, pe maşini –unelte clasice sau universale;

partea de prindere de axul maşinii de măsurat, se realizează prin strunjire, tratament termic şi rectificare, asigurându-se toleranţa de ajustaj pentru cuplare în axul utilajului de măsurare.

(e) Aplicabilitatea traductoruluiPalpatorul PH, SUA are o mare arie de aplicabilitate:

echiparea maşinilor de măsurat în coordonate, cu acţionare manuală;

echiparea maşinilor de măsurat în coordonate, cu acţionare automată;

echiparea roboţilor de măsurare automată; echiparea maşinilor-unelte cu NC sau CNC.

Palpatorul PH, SUA, permite palparea suprafeţelor la piese de diferite forme geometrice: plane, curbe, profilate, etc.; datorită formei contstructive şi datorită principiului de măsurare nou, palpatorul PH, SUA realizează precizii ridicate în procesul de măsurare.

(f) Date de marketing pentru traductorDatorită soluţiei tehnice a palpatorului se determină forma

geometrică optimă şi design optim, cea ce face ca produsul să fie căutat pe piaţă.

Preţul palpatorului, estimat de firmă se întinde între 1500€/buc şi 3500€/buc, în funcţie de precizia şi tipul senzorului montat în palpator.

2.3.3. Tehnica măsurării cu traductorul electronic de poziţie, tip FTB, Germania

Tehnica de măsurare cu traductorul electronic de poziţie, tip FTB, presupune:

(g) Descrierea constructivă a traductorului (fig.5):Palpatorul în coordonate tip FTB, Germania este în conformitate cu

figura 5, realizat din: element palpator (1); tijă de palpare (2); suport (3); ferită (4);

bobine inductive (5); arc lamelar (6); arc lamelar (7); carcasă (8); carcasă (9);Conform acestei construcţii, palpatorul inductiv în coordonate

reprezintă o noutate, cea ce pune accent de promovare în echiparea utilajelor de măsurare.

211

Conform principiului de funcţionare, acest palpator se explică astfel: tija de măsurare (1,2) în contact cu piesa de măsurare se deplasează într-o direcţie, pentru culegerea punctelor de măsurare, această deplasare fiind facilitată de arcul lamelar (6), realizat din suportul (3), prin prelucrare mecanică; această deplasare face ca ferita să se deplaseze în interiorul bobinei (5) şi deci, să apară curentul electric, ca urmare a variaţiei câmpului inductiv, curent ce este direct proporţional cu deplasarea; acelaşi lucru, se produce şi cu, deplasarea palpatorului pe direcţia următoare, în jurul arcului elastic (7) realizat în acelaşi mod şi care produce curentul electric ca urmare a variaţiei câmpului inductiv.

Fig.5

Palpatorul transmite parametrii electrici la blocul electronic ce preia semnalele electrice, le prelucrează, le amplifică şi le afişează.

Palpatorul este fixat de axul utilajului de măsurare, prin intermediul unei tije cilindrice.

(h) Descrierea funcţională a traductorului (fig.6)Palpatorul utilizează un principiu de funcţionare cunoscut, adică

variaţia câmpului inductiv, prin deplasarea feritei în bobină, într-un sistem constructiv în coordonate; principiul nou se referă la combinaţia dintre fenomenul fizic de variaţie inductivă şi sistemul de coordonate monobloc.

Senzorii inductivi sunt dispuşi în sisteme lamelare de deplasare, aşa încât, o deplasare a elementului palpator în planul de măsurare, va fi dirijată de către palpator, în două componente, indicate independent, unul de altul.

O deplasare a miezului în bobină, într-o anumită direcţie, axa feritei paralelă cu axa bobinei, va produce o variaţie a câmpului inductiv, în timp ce cealaltă deplasare perpendiculară, nu va produce variaţia câmpului inductiv.

212

Conform figurii 6, care prezintă o secţiune printr-o coordonată a palpatorului, se observă: vârful de palpare, sub formă de bilă (1), încastrat în tija de măsurare (2), ia contact cu suprafaţa piesei de măsurare şi se deplasează în jurul arcului lamelar (6); această deplasare, face ca miezul de ferită (4) să se deplaseze axial, în bobina inductivă (5) şi ca urmare să apară curentul electric ca urmare a variaţiei inductive; bobina (5) este încastrată în corpul palpatorului (3); carcasa palpatorului este rigidă cea ce determină o robusteţe ridicată palpatorului. Tija de măsurare are o deplasare orientabilă, în jurul poziţiei de echilibru al arcului lamelar.

Fig. 6

(i) Descrierea tehnologică traductoruluiDin punct de vedere tehnologic, se remarcă următoarele:

tija de palpare se realizează prin: debitare, strunjire cilindrică şi conică, tratament termic, verificare, acoperire chimică, control de calitate; aceste operaţii tehnologice sunt realizate pe maşini –unelte clasice sau universale;

bobina inductivă se realizează prin bobinare spiră cu spiră, pe o maşină de bobinat, pe un suport izolator şi închisă într-o carcasă de permaloy; această carcasă este realizată prin strunjire cu cuţit widia şi se tratează;

arcul lamelar se obţine prin prelucrare, secţiunea rămânând stabilă şi jucând rolul de lamelă elastică;

corpul palpatorului este realizat prin strunjire, frezare, găurire, filetare, tratament, acoperire chimică, control de calitate, operaţii ce se execută pe maşini-unelte cu NC sau CNC;

213

dornul de prindere al palpatorului de axa utilajului de măsurare, se realizează prin strunjire, găurire şi filetare, pe maşini-unelte universale.

(j) Descrierea caracteristicilor traductorului forţa de măsurare: 15cN 2.5cN; sensibilitate: 0,5%; nr. coordonate: 2; lagăre: lamele elastice; vârf de palpare: bilă; diametrul de prindere: 8; 10; 12mm; curse: x=y=1mm; curse pasive: x=y=2mm;

(k) Aplicabilitatea traductoruluiPalpatorul în coordonate, tip FTB, Germania, este aplicat în tehnologii

de măsurare: la echiparea dispozitivelor pasive; la echiparea maşinilor de măsurat în coordonate; la echiparea roboţilor de control;

Palpatorul este utilizat la palparea suprafeţelor plane, curbe, profilate. Principiul de funcţionare îi dă o largă utilizare la echiparea aparatelor de control activ şi a maşinilor-unelte.

Un rol important îl are palpatorul inductiv, când este utilizat la centrările pieselor pe maşini-unelte, indiferent că este o maşină-unealtă de strunjit, de frezat, de rectificat sau oricare alta.

2.3.4. Tehnica măsurării cu traductorul electronic de poziţie în 3D cu contacte electrice, tip CEFIN, România

Tehnica de măsurare cu traductorul electronic de poziţie cu contacte electrice, tip CEFIN, România, presupune:

(l) Descrierea constructivă a traductoruluiTraductorul electronic este realizat astfel:Tija de palpare, cu vârful de palpare sub formă de bilă (sau disc, con,

vârf, etc) este încastrat într-un suport sferic, purtător al celor 3 contacte superioare; acest subansamblu este menţinut în contact, sub acţiunea unui arc de compresiune, cu suport fix, încastrat în corpul palpatorului şi purtător al contactelor inferioare.

Suportul sferic-mobil, la contactul tijei, este rotită în jurul axei de rotaţie, cea ce face să se deschidă circuitul prin intermediul circuitului imprimat, pentru cablul electric dar şi pentru lampa electrică ce emite semnalul luminos.

De corpul traductorului se prinde partea cilindrică de fixare, de axa utilajului, în continuare, în funcţie de adâncimea punctelor se ataşează

214

prelungitorul scurt sau prelungitorul lung; totodată se utilizează setul de vârfuri necesare punctelor de măsurare.

Traductorul cu contacte electrice în coordonate, se cuplează electric cu blocul electronic, aceasta după primirea semnalului, prelucrându-l şi afişându-l, după ce înainte a dat semnalul de citire pentru traductorul de deplasare.

Din punct de vedere constructiv avem: palpatorul cu vârf de palpare, este încastrat în nucleul mobil (21) prin filet, practicat în bucşa filetată (22) şi menţinut în contact direct prin ştifturile cilindrice (23) pe sferele (24) ale coliviei (25), fixată prin şuruburi (2) de nucleul fix (26); contactele sunt prinse prin lamele contactoare (20) de inelul (1) şi cămaşa transparentă (3); lampa asamblată (14) este fixată de capul conector (9); mufa tată cu 3 contacte (13) este fixată prin ştiftul special M3 (11).

Prinderea palpatorului se face prin mânerul (8) şi de acesta se pot fixa prelungitoarele, lung sau scurt.

Din punct de vedere constructiv, pentru palpatorul 50, avem: palpatorul (26) cu vârful de palpare tip sferă, este fixat prin cuplajul (25) de arcul tip membrană şi reperul contactelor (19) purtător al celor 3 contacte; pe capacul inferior (23) se găsesc contactele electrice inferioare; circuitul electronic este purtătorul schemei electronice de formare a semnalului electric şi alimentare a LED-ului; ieşirea semnalelor electrice se face prin cablul electric (9); fixarea palpatorului electronic de axa utilajului tehnologic de măsurare se face prin capacul superior prin intermediul dornului cilindric 14mm.

Din punct de vedere funcţional, schemele cinematice planşele sunt în două variante, ambele răspunzând funcţiei de măsurare şi de funcţionare a palpatorului.

Schema cinematică conţine repere electronice: tranzistor (TBC 107)m rezistenţe, diode, condensatoare, LED, etc.

(m) Descrierea funcţională a traductoruluiTraductorul cu contacte electrice, în coordonate, funcţionează astfel:La deplasarea tijei, la palparea piesei, se deschide unul din cele trei

contacte, ceea ce determină transmiterea semnalului la circuitul electronic pentru prelucrare şi semnalizare. Deplasarea tijei palpatorului, într-una din direcţiile x, y, z, menţine posibilitatea acesteia de a palpa în orice direcţie orice punct de măsurare.

Sistemul de contactare este normal închis şi numai la deschiderea cel puţin a unui contact, acesta funcţionează electric.

Contactele sunt menţinute sub o forţă de măsurare cvasiconstantă şi numai la înregistrarea ei, contactul se deschide şi transmite semnalul electric.

Trebuie arătat, că datorită contactelor electrice, la închiderea şi deschiderea lor, se produce o migraţie de material, ceea ce produce „cascade” pe suprafeţele de contact ale contractelor.

215

Pentru evitarea acesteia, contactele se realizează din Wolfram, geometria este bine realizată şi în precizii ridicate; de asemenea suprafeţele se ung şi astfel migraţia este anulată.

Sistemul de contactare este pe principiul arătat realizat şi corespunde tehnologiilor româneşti.

(n) Descrierea caracteristicilor tehniceTraductoarele electronice cu contacte electrice, în coordonate, sunt

caracterizaţe astfel:(a) pentru traductorul 50x127mm:

vârfuri de palpare: sferă, disc, con; încastrare tijă palpatoare: arc membrană; tipul legăturii electrice: cu cablu electric; diametrul exterior: 50; semnal luminos: lampă tip LED; nr. coordonate: 3(x, y, z); diametrul de prindere: 14mm; semnal sonor: semnal difuzor; forţa de măsurare: 50cN 5cN; fidelitate: 1,5m; cursa pasivă pe z: 5mm; cursă pasivă pe x, y: 8mm; tip de contact: normal închis, sferă-plan; integrare: pe orice utilaj de măsurare

în coordonate, care are posibilitatea prinderii sau adaptării la 14mm;

(b) pentru traductorul 20x120mm: vârfuri de palpare: sferă, conic, disc; încastrare tijă palpatore: menţinere în contact prin

arc-forţă de compresiune; tipul legăturii electrice: cu cablu electric; diametrul exterior: 20; semnal luminos: lampă electrică; nr. coordonate: 3(x, y, z); diametrul de prindere: 20h7mm; semnal sonor: semnal difuzor; forţa de măsurare 20cN2,5cN.

(c) pentru traductorul 20mm: tija palpatoare se realizează prin: debitare, strunjire,

filetare, tratament termic şi rectificare pe maşini-unelte universale; fixarea vârfului de palpare al tijei, se face prin

intermediul unui dispozitiv de centrare şi care asigură coaxilaitatea tijei cu a vârfului de palpare;

suportul-sferă al contactelor superioare se realizează prin: turnare sub presiune, frezare, rectificare, găurire; aceste

216

operaţii tehnologice se realizează pe maşini-unelte universale sau maşini-unelte cu NC;

suportul cilindric cu contactele inferioare se realizează prin turnare sub presiune, prin frezare, găurire şi lipire a contactelor; aceste operaţii executându-se pe maşini-unelte universale sau maşini-unelte cu NC;

circuitul imprimat şi aurit, se realizează prin tehnologii de microelectronică şi constituie elementul care transmite legătura electrică fără fir sau cablu;

celelalte elemente sunt executate prin tehnologii universale;

(d) pentru traductorul 14mm: tija de palpare se realizează prin operaţii

tehnologice: debitare, strunjire, filetare, tratament termic, rectificare şi centrare;

fidelitate: 1,5m; cursă pasivă pe z:8mm; cursă pasivă pe x, y: 10mm; tip de contact: normal închis: sferă-

cilindru; integrare: pe orice utilaj de măsurare în

coordonate, care are posibilitatea prinderii sau adaptării la 20mm;(e) pentru traductorul 14mm x 85mm: vârful de palpare: sferă, con, disc, cilindru, semisferă; încastrare tijă palpatoare: menţinere în contact prin

arc forţă de compresiune; tipul legăturii electrice: cu cablu electric: diametrul exterior: 20; semnal luminos: lampă electrică; nr. coordonate: 3(x, y, z); diametrul de prindere: 14mm; semnal sonor: semnal difuzor; forţa de măsurare 20cN2,5cN; fidelitate: 1,5m; cursă pasivă pe z:5mm; cursă pasivă pe x, y: 8mm; tip de contact: normal închis: sferă-

cilindru; integrare: pe orice utilaj de măsurare în

coordonate, care are posibilitatea prinderii sau adaptării la 14mm.Toate traductoarele prezentate formează un sistem de traductoare

ce trebuie să echipeze utilajele de control automat pentru acoperirea tuturor

217

necesităţilor din tehnologiile de control automat şi care trebuie în acelaşi timp prevăzut în software-ul tehnologiilor.

(o) Descrierea tehnologică a traductoruluiPentru traductorul 50: tija palpatoare se realizează după debitare din oţel, prin

strunjire, filetare, tratament termic, rectificare şi control de calitate. Aceste operaţii se efectuează pe maşini-unelte convenţionale şi pe maşini-unelte cu NC;

fixarea vârfului de tijă, se realizează prin intermediul unui dispozitiv de centrare în care axa tijei este în prelungirea axei bilei, şi prin lipire (alămire);

suportul triunghi al contactelor superioare, se realizează prin frezare, găurire şi rectificare; prinderea contactelor se face prin lipire, cu asigurarea în acelaşi plan a vârfurilor de contactare; prinderea suportului de tijă se face prin asamblare cu piuliţă filetată;

armarea tijei palpatoare se face printr-un arc membrană, cu o geometrie perfect simetrică. Tehnologia de realizare a arcului membrană se face prin corodare chimică bidirecţională după un şablon geometric pozitiv;

corpul palpatorului, se realizează din aliaj de aluminiu, pentru a avea greutate mică, prin operaţii tehnologice: strunjire, găurire, filetare, eloxare şi control de calitate. Aceste operaţii se realizează pe maşini-unelte universale sau clasice;

circuitul electronic se realizează prin imprimarea circuitului de legătură pe o placă de textolit cupruită, iar găurile se metalizează;

suportul-sferă, suportul-cilindric şi corpul traductorului, sunt realizate prin aceleaşi tehnologii: turnare, frezare, găurire, filetare, rectificare şi control de calitate, pe maşini-unelte universale sau cu NC.

(p) Aplicabilitatea traductoruluiTraductoarele prezentate sunt utilizate pentru :

echiparea maşinilor de măsurat în coordonate; echiparea roboţilor de măsurat automat; echiparea echipamentelor de control pentru laborator: echiparea centrelor de inspecţie; echiparea punctelor de control; echiparea maşinilor-unelte cu NC şi CNC;

Traductoarele îşi găsesc aplicabilitate pentru măsurarea: suprafeţelor plane, curbe, profilate; distanţelor, unghiurilor, cercurilor, sferelor, conurilor, cilindrilor, alezajelor, etc.; abaterilor de formă şi poziţie.

Traductoarele îşi găsesc aplicabilitatea în următoarele domenii: industria constructoare de maşini; industria bunurilor industriale; industria maşinilor-unelte;

218

industria siderurgică; industria metalurgică; industria de mecanică fină şi optică; industria construcţiilor civile; industria agro-alimentară; industria auto.

(q) Calculul traductorului electronicPentru modelele prezentate sunt prevăzute două variante ce circuite

electronice:a) varianta cu tranzistor (fig.7):

Fig.7

Varianta cu tranzistor abordează schema electronică cu:- contactele: k1; k2; k3;- rezistenţele: R1, R2, R3, R4, R5, R6;- condensatorul: C1;- diodele: D1, D2, D3;- tranzistor: TBC 107;- lampă de semnalizare: LED;

219

- fişe electrice: 1, 2, 3;- tensiune alimentare: 5V.b) Varianta cu circuit integrat (fig.8):

Fig.8Varianta cu circuit integrat abordează schema electronică cu:- contactele: k1; k2; k3;- rezistenţele: R1, R2, R3, R;- diodele: D1, D2, D3;- LED;- fişe electrice: 1, 2, 3;- circuit integrat: CDB;- tensiune alimentare: 5V.Aceste scheme au o structură necomplicată; structura este

determinată de utilizarea reperelor electronice nominalizate.Dacă există posibilitatea procurării unui LED care să funcţioneze cu

o tensiune de alimentare de +5V, al doilea circuit poate fi simplificat prin eliminarea bornei 2 şi a rezistenţelor R1, R2, R3, R.

Se observă că circuitul integrat cu 6 inversoare este folosit la jumătate din capacitatea sa.

Se poate folosi CDB 400 E cu 4 porţi NAND: funcţia pe care o realizează circuitul electronic este: f(x1, x2, x3)= , unde:

şi

=

220

Schema logică a funcţiei f este (fig.9):

Fig.9CDB 400 E, produs de IPRS – Băneasa, are următoarea structură

(fig.10):

Fig.10Tabela de adevăr a funcţiei f este următoarea:x3 x2 x1 x1 x2 (x1 x2) x3 f0 0 0 0 0 10 0 1 0 0 10 1 0 0 0 10 1 1 1 0 11 0 0 0 0 11 0 1 0 0 11 1 0 0 0 11 1 1 1 1 1Modul de conectare al CDB 400 E (fig.11):

Fig.11

221

2.4. LOGICA DE MĂSURARE 3D

Logica de măsurare 3D este realizată de firme specializate în „tehnica măsurării inteligente”, în „ingineria sistemelor inteligente” şi în „ingineria instrumentaţiei inteligente şi informaţionale”, pentru evaluarea /certificarea calităţii totale în diferite medii industriale.

Logica de măsurare 3D este destinată pentru „pilotarea echipamentelor şi instalaţiilor în 3D” şi pentru „explorarea punctelor de măsurare”.

La baza logicii de măsurare 3D, există:(a) standardul QUINDOS, ce permite dialogul direct om

– echipament, şi fiind compatibil cu toate versiunile sale, la întreaga gamă de tipuri de măsurători tehnice.

(b) standardele /normele VDI /VDE 2600 – Germania, utilizate în tot ansamblul de instrumente, aparate şi echipamente inteligente de măsurare, verificare şi control metrologic;

(c) programele CAEMMEMS, SIMODE, SOLID, LIMES, LIDES, etc., utilizate la tehnicile de multirepetare prin reviziune, utilizând metoda elementului finit;

(d) programele COSMOS-2D şi 3D, utilizate pentru testarea repetată, în cadrul proceselor de măsurare;

(e) programele SPICE, etc., utilizate pentru tehnica resimulării, în cadrul proceselor complete de măsurare;

(f) programele FEM, ANSYS, NASTRAN, COSMOS, ABAQUS, etc., utilizate pentru tehnica resimulării dinamice, în cadrul proceselor complete de măsurare în liniile de fabricaţie integrată;

(g) programele Leitz SIRIO, utilizate pentru tehnica măsurării rapide şi de înaltă precizie, cu o cadenţă de măsurare elevată pentru calitatea producţiei;

(h) programele QUADRA-CHECK 220, utilizate pentru tehnica măsurării noncontact, cu echipamente inteligente de măsurare de tip proiector şi microscop digital;

(i) programele Leitz –LSS /MZS /LSP /EID /LSC /MZC /MCC /MIC, utilizate pentru tehnica măsurării şi evaluării circularităţii pieselor de revoluţie, prin metoda Least Square Strait Line, prin metoda Minimum Zone Strait Lines, prin metoda Least Square Parabola, prin metoda Edge Identification, prin metoda Least Square Circle, prin metoda Minimum Zone Circle, prin metoda Minimum Circumscribed Circle, prin metoda Maximum Inscribed Circle, etc.

(j) programele QUICK SCOPE, utilizate pentru tehnica măsurării mecatronice cu vizionare optică şi măsurare cu CNC, în cadrul proceselor de măsurare complexe;

(k) programele QSPAK, utilizate pentru tehnica măsurării mecatronice noncontact, pentru piesele de verificat, explorate noncontact în

222

coordonate, în cadrul proceselor de măsurare destinate laboratoarelor metrologice;

(l) programele SURFPAK-DV, SURFPAK-Pro, SURFPAK-SU, destinate /utilizate pentru tehnica măsurării profilelor geometrice, în cadrul proceselor de măsurare industrială pe liniile de fabricaţie a profilelor;

(m)programele MAHR –FORM, utilizate pentru tehnica măsurării abaterilor de formă geometrică, în cadrul proceselor industriale de fabricaţie a reperelor de revoluţie din diferite medii industriale;

(n) programele STATPAK-Win, utilizate pentru tehnica măsurării statistice integrate, în cadrul proceselor de măsurare integrate în fabricaţia pe flux tehnologic;

(o) programele /standardele IGES şi VDAFS, utilizate pentru tehnica măsurării formelor geometrice speciale, în cadrul proceselor de măsurări metrologice;

(p) programele GEOPAK, utilizate pentru tehnica măsurării prin evaluare grafică, în cadrul proceselor de măsurare de laborator;

(q) programele COSMOS, utilizate pentru tehnica măsurării calităţii producţiei prin identificarea deviaţiilor şi neregularităţilor posibile din procesele de producţie;

(r) programele PARTMANAGER, utilizate pentru tehnica măsurării la integrarea datelor de management, datelor pentru administrare informaţii adiţionale, datelor pentru protocolul de protejare şi datelor privind impactul programului de control;

(s) programele PRO SYSTEM, utilizate pentru comanda unităţilor tehnologice şi analiza rezultatelor;

(t) programele /logica INCAS /logica TUTOR /logica MASTER PLUS, etc., utilizate în tehnica măsurării inteligente cu roboţi de măsurare de tip DEA – Italia;

(u) standardele EN /ISO /DIN /JJIS /AGMA, utilizate pentru tehnica de măsurare a roţilor dinţate şi întregii game de materiale utilizate pentru realizarea acestora;

(v) pachete software TESA UP şi TESA UPT, utilizate pentru procesele de măsurare /evaluare a mărimilor terminale etalon realizate prin echipamentele /microechipamentele integronice de măsurare /etalonare;

(w) standardele ISO 9001 /2001, utilizate pentru inspectarea şi măsurarea mărimilor terminale;

(x) programele PRO – MEASURE, utilizate la tehnica măsurării inteligente prin inspecţia secţiunii formei reperului de verificat;

(y) programele TESA, utilizate la tehnica măsurării în 3D, pe maşini de măsurat în 3D cu magazin propriu de palpatoare;

(z) programele TESASTAR, utilizate pentru testarea palpatorilor în 3D;

(aa) programele ETALON DERBY-CMM, utilizate în tehnica măsurării complexe în 3 şi 4 coordonate, prin micromaşini integronice în

223

3D;(bb) logica SURFER & SOLVE, utilizată pentru monitorizarea

pieselor defecte în cadrul procesului de fabricaţie şi pentru evaluarea globală prin atributele lanţului de producţie;

(cc) programul TRACEBACK, utilizat pentru monitorizarea procesului de producţie pe o perioadă lungă şi pentru analiza temporală a indiciilor Cp şi Cpk;

(dd) logica DIGISCAN & DIGIMIL, utilizată pentru tehnica digitizării formelor;

(ee) logica ALARM MONITOR, utilizată pentru controlul strategic al procesului în timp real cu alarmă pentru parametrii critici;

(ff) logica EDM, utilizată pentru tehnica şi tehnologia prin microelectroziune;

(gg) logica GLACE, utilizată pentru tehnica prezentării grafice a rezultatelor asociate design-ului piesei /reperului supus verificării;

(hh) logica EXPERT, utilizată pentru tehnica analizei statistice în timp real, în procesele de măsurare inteligente;

(ii) programele MICRO-MS şi XCEL, utilizate pentru tehnica evaluării productivităţii proceselor de măsurare, pe trei nivele, de la utilizare simplă la alte posibilităţi suplimentare altor programe;

(jj) programele SMETAL, utilizate în tehnica controlului marginilor (limitelor) toleranţelor;

(kk) logica PRO CONTROL, utilizată la tehnica controlului producţiei în diferite faze, stadii de lucru /fabricaţie;

(ll) standardele ASME B 46.1 şi pr EN, utilizate pentru tehnica măsurării parametrilor de rugozitate RPc şi HSC, caracteristici rugozităţii şi profilelor elementare ale rugozităţii;

(mm) standardele MOTIF, utilizate pentru tehnica măsurării celor 41 parametrii ai rugozităţii;

(nn) standardele NFE 11-010 şi BS 4311, utilizate pentru tehnica măsurării diferenţiale;

(oo) normele QS 9000 /DGQ, utilizate pentru tehnica de inspecţie şi administrare proces de măsurare;

(pp) programele MQMD, utilizate pentru tehnica evaluării parametrilor sub formă de histograme;

(qq) programele OPTON utilizate pentru tehnica măsurării în 3D, pentru procese automate de măsurare;

(rr) programele QSCAD-IMPORT /EXPORT /QV EIOPC /QV PART MANAGER /PAGPAK /EASYPAG / FORMPAK-QV /QVPAK, utilizate la tehnica de măsurare /verificare /prelucrare şi reprezentare date, în procesele de măsurare;

(ss) programele VISUSTAT, utilizate în tehnica măsurării şi evaluării, deducerii şi monitorizării elementelor şi datelor de rang economic şi social;

224