راهنمای انتخاب و خرید خط‌ کش‌های دیجیتال :

Guide to Choosing and buying digital rulers :

معرفی خط کش دیجیتال :

خط‌ کش دیجیتال (Linear Encoder) به ابزاری اطلاق می‌گردد که می تواند میزان جابجایی ماشین را با دقت میکرون اندازه‌گیری نموده و بصورت سیگنال‌های الکترونیکی به نمایشگر یا کنترلر دستگاه انتقال دهد .

(روتاری انکودر ها نیز هم خانواده خط کش های دیجیتال هستند که میزان جابجایی دورانی را اندازه می گیرند) .خط‌ کش‌های دیجیتال با طول‌های مختلف‌‌ (از چند‌سانتی‌متر تا حدود یکصد متر) و با تکنولوژی های مختلف (نوری ،مغناطیسی و…) و با ولتاژهای تغذیه متفاوت (پنج ولت ، 12 ولت ، 24 ولت و …) و شکل موج های مختلف سیگنال خروجی (مربعی ، سینوسی و …) و شکل های مختلف فیزیکی عرضه می‌گردد که در ادامه به شرح آن می‌پردازیم.

سیگنال‌های خروجی از خط‌کش دیجیتال یا به نمایشگرها متصل می‌شوند تا در آن پردازش شده و مستقیما نمایش داده‌شوند و یا اینکه وارد کنترلر‌ها شده و جهت تحلیل میزان جابجایی ، اندازه گیری سرعت و شتاب و … بکار می‌روند .

همواره جهت اتصال یک خط‌کش به نمایشگر یا کنترلر بایستی به همخوانی مشخصات آنها توجه نمود . در بسیاری از نمایشگرها و کنترلر های جدید امکان معرفی برخی از مشخصات خط‌کش فراهم شده ولی با این وجود بایستی آیتم های فوق مد نظر قرار گیرد .

خط‌ کش ‌ها را می توان با توجه به مشخصات آنها دسته بندی کرد که بخشی از دسته بندی ها به شرح زیر است :

الف) تکنولوژی تولید :

-خط‌ کش‌های نوری یا OPTIC :

در این خط‌کش‌ها یک منبع فرستنده نور و یک گیرنده حساس به نور وجود دارد . در هنگام جابجایی نور توسط خطوطی که روی شیشه یا فلز حک شده قطع می‌گردد . تعداد قطع و وصل شدن خطوط نور متناسب با میزان جابجایی بوده و به شکل سیگنال الکتریکی از خط‌کش خارج می‌گردد . در خط‌کش های نوری منبع نور می‌تواند مرئی یا نامرئی باشد . همچنین خطوطی که نور را قطع می‌کند می‌تواند روی شیشه یا فلز حک شده باشد . عموما در خط‌کش ها از شیشه استفاده شده است . با این حال استفاده از فلز نیز مرسوم است . خط‌کش‌های شیشه ای از حدود چند سانتیمتر تا حدود سه متر تولید می گردد . طول‌های بزرگتر از سه متر به جهت مشکلات حمل و نقل تولید نمی‌گردد . چنانچه طولهای بالاتر از سه متر مد نظر باشد بایستی از تکنولوژی خط‌کش‌های نوری فلزی استفاده کرد .

در این خط کش ها نور به سطح فلزتابانده شده و و نور منعکس شده مورد تحلیل قرار می گیرد روی این خط کش ها نوارهای کدر و براق وجود دارد که می تواند نور را منعکس کرده و یا منحرف نماید .

این خط‌کش‌ها بصورت قطعات مجزا حمل شده و در کنار دستگاه مونتاژ می گردند . در این خط‌کش‌ها پروفیل بدنه چند تکه شده و در محل دستگاه روی هم مونتاز می گردد . اما خط‌کش اصلی که بصورت یک نوار فلزی نازک است بصورت رول حمل شده و بعد از مونتاژ بدنه به داخل آن هدایت شده و نصب می گردد .

-خط‌ کش‌های مغناطیسی :

خط‌کش‌های مغناطیسی شامل یک نوار مغناطیسی به پهنای حدود ده میلیمتر و ضخامتی کمتر از دو میلیمتر است که روی آن بوسیله مغناطیس کد‌گذاری شده است و یک سنسور یا هد که در نزدیکی نوار حرکت کرده و از آن متاثر شده و سیگنال‌هایی را متناسب با میزان جاجایی صادر می کند. خط‌کش‌های مغناطیسی معمولا دارای IP بالا بوده و قیمت آنها در مقایسه با خط‌کش‌های نوری برای طول های بالاتر از یک متر ارزان تر می‌باشد .این خط‌کش‌ها با رزولیشن پنج میکرون و یک میکرون عرضه می گردد.

مهمترین مزیت این خط‌کش امکان ارائه آن تا حدود پنجاه متر و قیمت فوق العاده ارزان آن در طول‌های بلند‌(بالای دو متر) است . مزیت دیگر این خط‌کش‌ها عدم‌اتصال فیزیکی بین هد و خط‌کش است . به عبارت دیگر هد در نزدیکی خط کش و با فاصله نصب می‌گردد.

حداکثر فاصله بین هد و خط‌کش بسته به شرکت تولید کننده متفاوت است در مورد خط کش های Atek sensor این فاصله حدود 2.5 میلیمتر است .

این خط‌کش‌ها بصورت برچسب بوده و روی بدنه ماشین نصب می گردد و لازم است روی ماشین مسیر ماشین کاری شده‌ای جهت نصب خط‌کش مهیا نمود.

 چنانچه روی ماشین بستر مناسبی وجود نداشته باشد می توان از پروفیلهای که شرکت Atek sensor به منظور حل این مشکل مهیا نموده است( پروفیل p2) استفاده نمود.

همچنین شرکت Atek sensor  پروفیلی مشابه پروفیل خط‌کش‌های نوری ارائه کرده است که کار نصب را ساده‌تر می سازد . این پروفیل ها نیز روی هم مونتاژ می‌شوند تا طول مورد نظر را مهیا کنند .

ب) تکنولوژی Spherosyn:

این تکنولوژی که در خط‌کش‌های ساخت شرکت NEWALL  نیزدیده می شود شامل یک لوله فولادی است که درداخل آن ستونی از ساچمه های بسیار دقیق قرار‌دارد . هد نیز روی این لوله در حال حرکت است . داخل هد 24 بوبین قرار داده شده که با خاصیت القایی نسبت به جابجایی متاثر شده و یک سیگنال خروجی متناسب به میزان جابجایی صادر می نماید . از مزایای این خط‌کش دوام بالا و داشتن IP67 است و در مقابل آلودگی بسیار مقاوم است .

دسته بندی خط ‌کش‌ها از نظر نوع سیگنال‌های خروجی ( مقدار ولتاژ یا جریان):

– پنج ولت TTL:

مرسوم‌ ترین نوع خط‌کش نوع پنج ولت TTL است . این خط‌کش‌ها متناسب با میزان جابجایی تعدادی موج مربعی از خود صادر می‌کنند که ولتاژ سطح یک آنها پنج ولت و ولتاژ سطح صفر آنها صفر ولت است . نمایشگرها یا کنترلرها تعداد موج‌های خروجی را شمارش نموده و میزان جابجایی را نشان می‌دهند.

– موج مربعی 12 ولت یا 24 ولت:

 خط‌کش‌های قدیمی‌تر با ولتاژ 12 ولت کار می کردند . به عبارت دیگر این خط‌کش‌ها  متناسب با میزان جابجایی تعدادی موج مربعی تولید می‌کردند که سطح ولتاژ آن 12 ولت بود. خط‌کش‌های 24 ولت بیشتر به خاطر سهولت اتصال به کنترلرهای 24 ولتی نظیر PLC  ها ساخته شدند که تنها تفاوت آنها با خط‌ کش‌های TTLسطح ولتاژ آنهاست .

– خط‌ کش‌های مولتی ‌ولتاژ موج مربعی :

 برخی از شرکت‌ها از‌جمله Ateksensor به فکر افتادند خط‌کش‌هایی را تولید کنند که با تمامی ولتاژهای فوق سازگار باشند و سرانجام خط‌کش‌هایی را تولید کردند که ولتاژ کاری آنها بین 5 تا 30 ولت متغیر بوده و می توانند در مدارهای 5 ، 12 و 24 ولتی به خوبی کار کنند . برخی از شرکت‌ها از‌جمله Ateksensor این خط کش ها را HTL  نامیدند.

-خط‌ کش با خروجی RS‌422 :

 خط‌ کش‌های دیجیتال حداقل دارای دو سیگنال خروجی به نام A و B می باشند . سیگنال A و B مشابه بوده و فقط نسبت به هم دارای اختلاف فاز هستند . تعداد پالس‌های شمارش شده متناسب با میزان جابجایی و ‌تقدم و تاخر سیگنال‌ها (نسبت به همدیگر) معرف جهت حرکت است. خط‌کش‌ها معمولا دارای سیگنال دیگری با نام Z یا R یا … هستند که سیگنال رفرنس نامیده می‌شود.

(رفرنس معرف یک نقطه فیزیکی روی خط‌کش است). خط‌کش با خروجی RS‌422 عموما به خط‌کشی اطلاق می‌گردد که علاوه‌بر سیگنال‌های A و Bو Z دارای سیگنال‌های A-not ، B-not و Z-not می‌باشد. سیگنال A-not سیگنال مشابه A با 180‌درجه اختلاف فاز می‌باشد. این خط‌کش‌ها عموما در CNC ها کاربرد دارند و در‌مقابل نویز مقاوم‌ تر هستند.(خط کش های سری MLS110,MLS120,MLS130 ,MLC320,MLC310 LTS از شرکت اتک سنسور بدون داشتن اختلاف قیمت بصورت RS422 نیز قابل ارائه است).

– یک ‌ولت سینوسی‌ :

 سیگنال خروجی این خط‌ کش‌ها یک موج سینوسی با دامنه پیک ‌تا‌‌ پیک یک ولت است و تعداد موج های تولید شده و مقدار لحظه‌ای آن متناسب با میزان جابجایی می باشد .البته خط کش های سینوسی با ولتاژ  پنج ، دوازده و پانزده ولت نیز در خط کش های قدیمی تر دیده می شود .

-نوع جریانی :

در این نوع خط‌کش‌ها یک موج سینوسی از نوع جریان تولید می گردد که تعداد موج و مقدار لحظه ای آن متناسب با جابجایی خط کش می‌باشد . معمولا خط کش های سینوسی قدیمی هستند و دیگر تولید نمی شوند بخشی از خط کش های سینوسی موجود ،تولید شرکت هایدن هان هستند ( مثل خط کش LS403)

– البته انواع دیگری نیز وجود دارند.

ج) رزولیشن

–  خط‌کش‌های جدید معمولا دارای رزولیشن 5‌ میکرون ، 1 میکرون و نیم میکرون هستند . پیش از‌این خط‌کش‌های 2 میکرون و 10 میکرون نیز مرسوم بود. در هنگام جایگزین کردن خط کش ها یا بایستی خط کش با همان رزولیشن را  تهیه کنیم و یا اینکه امکان معرفی رزولیشن جدید را روی نمایشگر یا کنترل داشته باشیم نمایشگر های جدید معمولا چند رزولیشن متفاوت را قبول می نماید در نمایشگر های جدید شرکت ATEKSENSOR  امکان تعریف رزولیشن جدید علاوه بر رزولیشن های معمول وجود دارد. چنانچه رزولیشن خط کش مناسب انتخاب نگردد و یا تنظیمات لازم روی نمایشگر یا کنترلر درست انجام نشود مقدار نمایش داده شده ضریبی از طول واقعی خواهد بود.

د) شکل فیزیکی

– خط‌ کش‌های معمولی :

خط‌کش‌ها دارای شکل و ابعاد ‌فیزیکی مختلفی هستند. معمولا خط‌کش‌های بزرگتر قطور‌ترند.  مثلا شرکت Ateksensor خط‌کش‌های تا یک متر را با ابعادی باریک‌تر (سری ALS4) وخط کش های بالای یک متر را با ابعادی قطورتر (ALS6)  تولید می‌کند. البته این موضوع همواره صادق نیست مثلا شرکت ISKRA خط کش های تا حدود دو  متر را نیز در سایز باریک (TGM111) تولید می کند این شرکت خط کش های قطور را نیز با این طول ارائه می نماید ( سری TGM170).

-خط‌ کش‌های مغناطیسی :

خط‌کش‌های مغناطیسی معمولا به صورت یک‌ نوار قابل انعطاف به عرض 10 میلیمتر وضخامت کمتر از 2 میلیمتر به همراه یک هد ( کوچکتر از یک قوطی کبریت ) ارائه می‌گردد.

این خط کشها کم حجم ترین نوع خط کش هستند و از آنجا که قابل انعطاف هستند بصورت رول های پنجاه متری حمل میگردد وبه اندازه  طول مورد نیاز مشتری بریده شده و نصب میگردد قیمت این خط کش ها در طولهای بالاتر از یک و نیم متر ارزان تر از دیگر خط کشها می باشد این خط کشها بصورت پشت بر چسب بوده و می تواند روی بدنه ماشین چسبانده شود. اخیرا شرکت Ateksensor خط‌کش‌هایی را تولید کرده که ظاهری قطور دارند و به شکل خط‌ کش‌های نوری می‌باشند ( سری MLC310 ) اما در داخل آن از همین خط کش ها استفاده شده است . این خط‌کش‌ها از نظر کاربری و نصب مانند خط‌کش‌های نوری هستند با این تفاوت که دارای درجه حفاظت بالاتری (IP67) می باشند.

-خط‌ کش‌های مغناطیسی سیلندری :

 ظاهر این خط‌کش‌ها مانند یک سیلندر پنوماتیکی است. یعنی یک استوانه که از‌داخل آن یک میله خارج می‌گردد .(سری LTS ساخت شرکت اتک سنسور ) و مناسب نصب روی سیلندر های هیدرولیک ، گیوتین ها و… می باشند.این خط کش ها تا طول حدود هفتاد سانت تولید میگردد ( خروجی این خط کشها پنج ولت TTL است و فقط ظاهر آنها مشابه خط کشهای اهمی می باشد)

– خط‌ کش مخصوص برک ‌پرس :

این خط‌ کش‌ها ( سری MLC420 و سری MLC410 برای دستگاه‌هایی مثل گیوتین‌،‌ برک‌پرس‌ ،‌ نورد و … کاربرد دارد . در این دستگاه‌ها قطعه متحرک که هد خط کش قرار است به آن متصل شود  دقیقا به موازات خط‌کش حرکت نمی‌کند و استفاده از خط‌کش‌های معمولی در این ماشین‌ها ممکن نیست و لازم است از خط کش هایی استفاده شود که خودشان دارای یک گاید جهت حرکت مستقیم هد دارند . بعبارت دیگر خط کش برک پرس همان خط کش معمولی است که   یک گاید نیز به آن اضافه شده است هد خط کشهای برک پرس معمولا با یک سری اتصالات قرقری (قابل انعطاف ) به دستگاه متصل میگردد.

-خط کش های میله ای شکل :

این خط کش ها که با برند NEWALL وSONY دیده می شود شامل یک میله و یک هد است که میله از داخل سوراخ هد عبور داده شده است این خط کش ها به واسطه شکل  فیزیکی که دارند بسیار با دوامند.

تقسیم ‌بندی خط‌ کش‌ها از نظر دقت (accuracy) :

-خط‌ کش‌ها می توانند با دقت‌های مختلفی عرضه شوند. خط‌کش‌های نوری دقتی حدود 10میکرومتر در متر دارند. البته می‌توان خط‌کش‌هایی با دقت بالاتر نیز درخواست نمود.این دقت در‌مورد خط‌کش‌های مغناطیسی کمتر و حدود 20 میکرون بر متر یا 40 میکرون بر متر است. شرکت Ateksensor خط‌کش‌های مغناطیسی با دقت 20 میکرون بر متر را نیز عرضه کرده‌است. به‌طور معمول با بالا‌رفتن میزان دقت قیمت خط‌کش افزایش می یابد. خط‌کش‌های با دقت 10میکرومتر بر متر برای ماشین‌های CNC معمولی و ماشین‌های منوال مناسب می‌باشد . همچنین استفاده از خط‌کش‌های مغناطیسی برای ماشین‌های منوال مناسب است اگرچه استفاده از این خط‌کش‌ها در ماشین‌های CNC نیز رو به افزایش است.  تقسیم بندی خط کش ها با توجه به سیگنال رفرنس خط کش های دیجیتال طوری طراحی شده اند که وقتی محور ماشین حرکت میکند تعدادی پالس تولید میکنند  این پالسها فقط مشخص کننده مقدار جابجایی و جهت جابجایی است ولی موقعیت فعلی  ماشین را مشخص نمی کند بهمین جهت وقتی یک ماشین سی ان سی روشن میشود ، عملا کنترل ماشین نمیداند که محور هایش در چه نقطه ای قرار دارند . در این حالت به اصطلاح ماشین را رفرنس میکنند رفرنس کردن درحقیقت روشی جهت مشخص کردن موقعیت فعلی ماشین است چگونگی انجام این کار بستگی زیادی به نوع خط کش ماشین دارد.

-خط کش های incremental :

در روی این خط کش ها ، علاوه بر سیگنال اصلی ، نقاطی به عنوان نقاط مرجع یا رفرنس  نشانه گذاری شده اند . وقتی هد خط کش از این نشانه ها عبور میکند ، سیگنال رفرنس یا z صادر میشود  و کنترل می تواند از موقعیت محور مطلع شود. سیگنال رفرنس می تواند در یکی از دو انتهای خط کش یا در وسط آن باشد . اخیرا تولید کنندگان روی خط کش ها تعدادی نشانه رفرنس قرار داده که با ترکیب آن با میکرو سوئیچ رفرنس یکی از  آنها معتبر میشود. بنابراین در این ماشین ها (در هنگام رفرنس) لازم است محور ماشین طول زیادی از خط کش را طی کرده تا ابتدا به میکروسویچ رفرنس برخورد کرده و پس از آن منتظر دیدن اولین سیگنال  رفرنس بماند .این نوع خط کش و این نوع رفرنس رفتن بسیار مرسوم است.بنابراین اگر قرار است خط کش دیجیتال روی ماشینی نصب شود که نیاز به رفرنس رفتن دارد بایستی به موقعیت قرار گرفتن نشانه رفرنس توجه نمود  در این حالت یا بایستی خط کشی معادل خط کش قبلی خرید و یا پارامتر های ماشین را مطابق خصوصیات خط کش جدید تغییر داد. نشانه های رفرنس در خط کش های ساخت شرکت ateksensor و sino  بصورت تکراری و با فاصله پنجاه میلیمتر از هم می باشد . لازم بذکر است که توجه به موقعیت رفرنس خط کش در ماشین های CNC مورد توجه است و در ماشینهای منوال که سیستم اندازگیری دیجیتال دارد چندان اهمیتی ندارد.

– خط کش Distance Coded :

– در ماشین های بزرگ رفتن به رفرنس به شکل بالا کمی مشکل است و ممکن است وضعیت قطعه کار اجازه ندهد ماشین طول خط کش را طی نماید تا نقطه رفرنس را ببیند و همچنین به منظور صرفه جوئی در وقت و هزینه، سازندگان خط کش  بر آن شدند که خطکش های distance coded را بسازند.  روی این خط کش ها تعدادی نشانه رفرنس وجود دارد. فاصله بین نشانه های رفرنس مجاور با هم یکسان نبوده و با فرمت خاصی تعریف شده است . کنترلر  با اندازه گیری این فاصله ها  میتواند موقعیت محور را با یک حرکت کوچک تشخیص میدهد .

در این تکنیک ماشین از دو نشانه رفرنس عبور کرده و با توجه به فاصله بین این دو نشانه، موقعیت خود را تشخیص می دهد. دراین روش بجای اینکه ماشین کل طول خط کش را طی کند فقط فاصله بین دو نشانه رفرنس را طی کرده و با اندازه گیری این فاصله موقعیت خود را پیدا می کند . خط کش Heidenhain Ls486C از این نوع است.

-خط کش Absolute :

 در ماشینهایی که خط کش absolute  دارند به محض روشن شدن ،کنترولر موقعیت خود را تشخیص می دهند در این خط کش ها جهت دستیابی به موقعیت محور دیگر نیازی به حرکت نیست این خط کش ها  بسیار کم کابرد هستند همانطور که در شکل می بینید دو ردیف نشانه گذاری روی خط کش وجود دارد که ردیف پایین مربوط به رفرنس است که بصورت absolute  کد گذاری شده و ردیف بالا مشابه خط کش های incremental می باشد. خط کش Heiden Hain Lc 481 یک نمونه از این خط کش است.

از نظر میزان فراوانی خط کشهای incremental پرمصرف ترین خط کش و خط کش های Absolute کم مصرف ترین نوع خط کش هستند و فقط توسط شرکتهای خاصی تولید میگردد. طول خط کش برای خرید خط کش لازم است کورس مفید خط کش را بدانیم.طول فیزیکی خط کش ها معمولا بزرگتر از کورس مفید آنهاست . فروشندگان خط کش معمولا در مورد طول مفید خط کش صحبت میکنند نه طول فیزیکی آنها .

همچنین توجه داشته باشید حد اکثر کورس حرکتی خط کش ها ممکن است از عددی که روی خط کش نوشته شده بزرگتر باشد. ( این عدد تا 5 سانتی متر هم دیده شده .)

بطور مثال در مورد خط کش ALS4 – 200 mm  ساخت شرکت Ateksensor کورس نامی خط کش  200 میلیمتر است در حالی که حد اکثر کورس واقعی خط کش 230 میلیمتر و طول فیزیکی خط کش 328 میلیمتر می باشد. مهمترین نکته در انتخاب طول خط کش این است که کورس مفید خط کش از کورس حرکتی ماشین بزرگتر باشد برای معین کردن طول خط کش لازم است حداکثر کورس حرکتی ماشین را بدست آورید اگر به کورس حرکتی محدود شده توسط میکروسویچ ها اکتفا کنید در اولین گذر خطا از میگروسویچ ها ،خط کش خواهد شکست .کورس ماشین را با توجه به محدود کننده های مکانیکی معین کنید این محدوده بزرگتر از محدوده ای است که با میکروسویچ ها محدود شده است. از نظر طول ،خط کش ها از چند میلیمتر تا یکصد متر تولید میگردد.

ایران آتونیکس آمادگی لازم جهت فروش محصولات و ملزومات (خط کش های دیجیتال و آنالوگ) برند های سینو SINO چین ، آتک ATEK ترکیه ، اپکون OPKON ترکیه را اعلام می دارد. با برقراری تماس از مشاوره رایگان تیم ما بهره مند شوید.