Längenmesstechnik

So sorgt eine exakte Wegemessung für schnelle Fahrt durchs Wasserbecken

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Positionsbestimmung mit Maßband und Abtastkopf

Zum Einsatz kommt in der Schleppwagenanlage ein 38 m langes Maßband von AMO vom Typ LMB-130 mit einer Teilungsgenauigkeit von ±20 µm/m und einer Teilungsperiode von 3.000 µm. Das 14 mm breite Edelstahl-Maßband wird ab Werk mit einer Klebeschicht für die Montage versehen.

Ausgelesen wird die Schleppwagenposition von dem dazu passenden Abtastkopf LMK-131 mit integrierter Elektronik und Sensorik. Der Abtastkopf mit der Schutzart IP 67 hat eine maximale Verfahrgeschwindigkeit von 30 m/s und erzeugt ein 1 Vss Ausgangssignal mit einer Periodenlänge von 120 µm. Die Abtastung erfolgt berührungslos. Für die Bestimmung der absoluten Position entlang der Achse sind im Maßstab abstandscodierte Referenzmarken integriert.

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Magnetloses Funktionsprinzip ermöglicht präzise Positionserfassung

Das verwendete Längenmesssystem basiert auf dem induktiven AMOSIN-Messprinzip und ist magnetlos. Damit kommt es völlig ohne magnetische Komponenten, Hysterese oder Entmagnetisierungseffekte aus.

Das Messgerät besteht im Wesentlichen aus einer planaren Spulenstruktur im Messkopf und einer Maßverkörperung (Maßband). Die Spulenstruktur wird auf einem Substrat in Mikro-Multilayer-Technik gefertigt. Dabei sind die einzelnen Hauptelemente mit Primär- und Sekundärspulen in Messrichtung gestreckt. Die Maßverkörperung ist ein Edelstahlband mit einer hochgenauen, fotolithografisch geätzten periodischen Teilung.

Die relative Bewegung in Messrichtung zwischen Sensorstruktur (im Abtastkopf) und der Maßverkörperung ändert periodisch die Gegeninduktivität der einzelnen Spulen und erzeugt zwei sinusförmige 90°-phasenverschobene Signale (Sinus und Cosinus). Die ausgezeichnete Signalgüte und Stabilität gegen Umwelteinflüsse führt dazu, dass nach der Signalkonditionierung in der Auswerteelektronik Abweichungen von nur 0,1 % der Ideal-Sinusform (Oberwellenanteil) bleiben. Dies ermöglicht eine präzise Positionserfassung und eine hohe Auflösung von beispielsweise 0,125 µm.

Ein wesentliches Merkmal des Funktionsprinzips ist auch, dass nach dem AMOSIN-Verfahren durch das hochfrequente Wechselfeld keine Messhysterese entsteht – anders als beim Einsatz von magnetischen Systemen.

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