Распечатать

Автоматизация

Энкодер будущего: умный, абсолютный?

07.08.2015

Довести уровень автоматизации почти до абсолюта – задача, стоящая перед мировой промышленностью на ближайшие четверть века. Производители датчиков угловых и линейных перемещений готовятся к будущему, оснащая свои изделия процессорами с функциями настройки, диагностики и обмена данными по промышленным сетям. На российском рынке энкодеров свои проблемы, и не столько технические. Подробности в экспертном опросе КМ.

Десять лет назад эксперты прогнозировали рост популярности оптических датчиков, сегодня производители рапортуют о создании высокоточных магнитных датчиков. Насколько серьезную конкуренцию составят новые индукционные системы оптическим?

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

У каждого типа датчиков есть свои преимущества. Например, оптические датчики сложно превзойти по точности – у угловых энкодеров точность составляет доли секунды (например, наша модель ЛИР-4200 имеет погрешность +/- 0,15"), у линейных – единицы микрон.

Также оптические датчики остаются лидерами по разрешению, что важно для управления перемещением (Motion Control). Если взять угловой емкостной/электрический датчик, при одинаковом размере оптический датчик в зависимости от диаметра будет иметь на 2 - 5 бит разрешение больше. Если брать чисто магнитные датчики, то, как правило, они дешевле оптических, но все еще ограничены по точности. Мы не встречали на нашем рынке высокоточных магнитных систем. Если же брать индуктивные датчики, сопоставимые по точности с оптическими, то и их стоимость в большинстве случаев сопоставима с оптическими.

Анатолий Кутьев, "Хайденхайн"

Прежде всего договоримся, что считать высокоточным датчиком. Если говорить про датчик вращения, который устанавливается на электродвигатель или вал вращения, то точность такого датчика составляет до 20 секунд. Мы не относим его к высокоточным и предлагаем для датчиков такой точности и оптический, и индуктивный метод считывания.

Говоря о линейных датчиках с точностью 3 или 5 мкм на метр или угловых датчиках с точностью 5 или 1 секунда, мы считаем, что индуктивные технологии тут не могут конкурировать с оптическими, так как они не обеспечат заявленной точности датчика.

Ольга Романовская, ПРОЧИП

Появление магнитных датчиков угла поворота действительно составило серьезную конкуренцию оптическим системам. Магнитные энкодеры имеют ряд существенных преимуществ, таких как высокое разрешение и вследствие этого высокая точность измерения, компактность, легкий вес, устойчивость к вибрациям, расширенный температурный диапазон (от - 40 до + 150 °С). Они экономически более эффективны, но им присущи и недостатки. Например,изменение величины и фазы магнитного поля в результате вертикального или горизонтального смещения магнита или датчика Холла компенсировать практически невозможно. Второе слабое место связано с нелинейностью поля магнита, в результате которого возможно измерение угла поворота лишь на квазилинейном участке в диапазоне углов ± 45°. Также скорость обработки сигнала для магнитных датчиков по сравнению с оптическими значительно ниже.

Оптический энкодер представляет собой довольно сложное устройство и имеет в своей конструкции наличие большого количества механических, оптических и электронных компонентов. Так, механика имеет склонность к износу. А на качество оптических элементов влияет в первую очередь изменение интенсивности излучения.

Высокое разрешение энкодера требует использования оптического диска с высокой плотностью нанесенного на него трафарета. Чем компактнее энкодер и меньше диаметр диска, тем выше требования к оптике. Для распознавания большой плотности рисунка на диске необходимо располагать считывающие компоненты в непосредственной близости к диску. Минимальный зазор между вращающимся диском и считывающими компонентами предъявляет очень высокие требования к механике. При выборе энкодера нужно отталкиваться прежде всего от технических требований к изделию, от области применения и надежности компании-производителя.

Насколько остро в сегменте энкодеров стоит вопрос импортозамещения?

Ольга Романовская, ПРОЧИП

На российском рынке представлены в основном европейские и российские производители энкодеров с продукцией, обладающей очень достойными характеристиками. На мой взгляд, перехода на китайские изделия в этом сегменте не наблюдается, особенно это касается ответственных областей применения, где до сих пор заказчики останавливают свой выбор на поставщиках качественной и надежной продукции.

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

Проблема стоит довольно остро, особенно когда конечный пользователь вынужден либо платить за импортные датчики дороже из-за возросшего курса валют, либо вообще доступ к энкодерам прекратился. Азиатские игроки набирают силу, но технологически они пока не могут удовлетворить всех требований рынка, и немаловажную роль здесь играет вопрос сервиса и сопровождения. Мы довольно часто сталкиваемся с запросами на замену импортных датчиков.

Анатолий Кутьев, "Хайденхайн"

Объем поставок энкодеров нашей фирмы за последнее время увеличился. И потенциал российских производителей довольно высок, они предлагают, так называемые аналоги.

Мы считаем, что фирма "СКБ ИС" добилась хороших результатов на отечественном рынке.

Владимир Гурин, "ЮЕ-Интернейшнл"

Мы поставляем емкостные датчики, и замещения в нашем сегменте энкодеров не происходит.

Что из новинок своей компании вы бы выделили?

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

Для метрологии и точных систем датчик ЛИР-4200 с точностью +/- 0,15", для моторов и робототехники абсолютный датчик ЛИР-ДА242 с диаметром корпуса 42 мм, полым валом и разрешением … 24 бит, энкодер с диаметром 16 мм (ЛИР- 16 и ЛИР-ДА216) как в инкрементном, так и абсолютном исполнении, абсолютный измеритель со штоком ЛИР-Д19. Все эти модели выполняются под различные задачи заказчиков и открывают новые возможности не только на отечественном рынке.

Анатолий Кутьев, "Хайденхай"

Конечно, это датчики "Хайденхайн" с абсолютным выходным сигналом EnDat!

Владимир Гурин, "ЮЕ-Интернейшнл"

Стоило бы отметить программируемый датчик углового положения вала KINAX HW730.

Ольга Романовская, ПРОЧИП

Фирма Grayhill выпускает как механические, так и оптические энкодеры для очень надежных применений, которые характеризуются большой наработкой на отказ (прошли испытание 1 млн оборотов), прочным корпусом исполнения, расширенным температурным диапазоном на все модели.

Набор опций включает в себя герметичное исполнение, военное исполнение в соответствии со стандартом MIL-STD 202, выбор способа подключения (разъем, шлейф или выводы на печатную плату), наличие встроенного кнопочного переключателя в ручку, выбор типа ручки.

Есть и изделия, которые сочетают в себе функции трех устройств: джойстика, энкодера и кнопочного переключателя. Интерес представляют джойстики на эффекте Холла или использующие протоколы для передачи данных – 1939 и CANopen, которые хорошо зарекомендовали себя для работы в автомобильной, сельскохозяйственной промышленности, а также на железнодорожном транспорте.

Еще одним интересным решением является оптический энкодер со встроенным мультитачпадом в поверхность ручки. Диаметр тачпада - 50 мм. Это устройство идеально для использования в медицинском оборудовании, так как имеет герметичный и устойчивый к чистке химическими реагентами корпус.

Что нужно знать при выборе муфты для работы с энкодерами?

Анатолий Кутьев, "Хайденхайн"

Даже одинаковые энкодеры могут оснащаться разными муфтами, в результате получаются уже разные энкодеры. Мы предлагаем датчики вращения уже с муфтами. Только часть датчиков вращения, у которых есть выходной вал, поставляются без муфт. К таким датчикам муфты предлагаются отдельно.

Фактически выбор муфты зависит от механических и присоединительных характеристик механизма, к которому нужно подключить энкодер. Муфта позволяет компенсировать несоосности валов вращения механизма и вала энкодера.

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

Важно знать хорошего поставщика! А если серьезно, муфты могут быть разные, некоторые инженеры называют муфтами и упругие элементы (пластины/уши) для крепления корпусов датчиков. Важные параметры для промышленного применения - это диаметры валов для соединения, возможная несоосность валов, расстояние между соединяемыми валами, возникают и другие нюансы в зависимости от конечного применения.

Как сказалась на развитии рынка энкодеров их интеллектуализация?

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

Примером интеллектуализации в нашем понимании является развитие новых интерфейсов для коммутации и применение механизмов внутренней калибровки датчиков. Как первое, так и второе направления набирают все большую популярность, прежде всего это связано с удобством и качеством получаемой системы целиком.

Владимир Гурин, "ЮЕ-Интернейшнл"

Энкодеры со встроенными процессорами отличает удобство настройки на месте и в эксплуатации. Новая концепция развития промпроизводства "Индустрия 4.0" базируется на абсолютной автоматизации.

Означает ли это, что в будущем на мотор будет приходиться по энкодеру?

Сергей Ефимов, "СКБ ИС"

Мы будем очень надеяться на это, как и на то, что концепция полной автоматизации не обойдет стороной нашу страну.

Опишите несколькими словами энкодер будущего…

Анатолий Кутьев, "Хайденхайн"

Полагаю, что одного универсального энкодера в будущем не будет. Для каждой задачи найдется оригинальный энкодер со своими характеристиками. Вероятнее всего, это будет абсолютный датчик.

Конструктор. Машиностроитель, 2015-3

Автоматизация 21.03.2019 Компания Bosch Service Solutions получила награду «Лидерство в технологиях» за инновационное решения для автоматизации роботизированных процессов и искусственного интеллекта в глобальной автоматизации.
Автоматизация 23.08.2018 Попытаемся разобраться, насколько востребованы "Периферийные вычисления" сегодня, и какова практическая польза от Edge Computing (ЕС) предприятиям. За круглым столом журнала "КОНСТРУКТОР МАШИНОСТРОИТЕЛЬ" собрались эксперты ведущих компаний отрасли.
Электропривод 12.03.2019 Цифровизация получила сегодня воплощение в конкретных промышленных решениях. Компания SEW-EURODRIVE уже несколько лет использует умное производство на своих предприятиях, и продемонстрирует новые решения для заказчиков на выставке «Ганновер Мессе-2019».
Электропривод 11.03.2019 Компания mayr power transmission представляет новые версии интеллектуальных модулей ROBA-brake-checker, позволяющих снабжать энергией и контролировать предохранительные тормоза без использования датчиков. Также компания существенно расширила мощностной спектр характеристик своих муфт и тормозов.
Автоматизация 06.03.2019 ABB фокусируется на цифровых решениях и заключает глобальное партнерство с Dassault Systèmes в области создания программного обеспечения для цифровой промышленности. Компании смогут предложить широкий спектр инструментов, начиная от управления жизненным циклом продукта.
Автоматизация 04.03.2019 Новый интеллектуальный фотоэлектрический датчик Allen-Bradley 42AF RightSight M30 представила компания Rockwell Automation. Он способен обнаруживать объекты на большом расстоянии, устойчив к внешней среде и рекомендован к использованию пищевой, упаковочной индустриях и конвейерах.
Автоматизация 01.03.2019 Высокопроизводительные одно- и многоосевые сервоприводы требуют применения скоростных энкодеров высокого разрешения с эффективной технологией передачи данных между преобразователем частоты и датчиками управления полем, скоростью и положением.
Автоматизация 27.02.2019 Завершен проект по созданию компактных, интеллектуальных и автономных датчиков, охватывающий все аспекты проектирования сенсорных систем - сенсорные технологии, беспроводную передачу данных, определение местоположения, энергопитание и обработку сигналов.
Гидравлика & Пневматика 21.02.2019 Новый адаптивный захват DHEF от компании Festo действует как язык хамелеона, настигающий насекомых. Захват способен собирать, комплектовать, складывать предметы разнообразных форм без необходимости ручного управления.
Автоматизация 19.02.2019 Первые образцы российских промышленных компьютеров «Рикор» на базе процессоров с архитектурой Intel Atom, Core и открытой платформы ARM появятся на рынке в марте. По замыслу производителей, они должны стать альтернативой промышленным контроллерам в различных сегментах индустрии.