De eisen voor kwaliteit, precisie en functie van de producten en hun componenten oefenen steeds meer invloed op hun productie uit. Om aan deze eisen te voldoen en toch te zorgen voor economische productie, moeten er steeds meer inspanningen gedaan worden in de bewaking van het productieproces om nauwkeurig toleranties en afwijkingen van de normale toestand te kunnen meten en vervolgens te corrigeren.

In geautomatiseerde productie met een hoog doorvoer volume, is kwaliteit verzekerd met statistische methoden in die mate dat de machine en de proces "capability index" is toegestaan. Als dit niet mogelijk is of als het niet zinvol is onder de gegeven beperkingen dan moet de kwaliteit worden "getest". In elk geval vereist het metingen, die aanzienlijk wat tijd nemen afhankelijk van de nauwkeurigheid van de controle, het behandelen, het bewerken van de stukken en het aantal steekproefmonsters, omdat de meting zorgvuldig moet worden geïntegreerd in het productieproces om interacties en afhankelijkheden tot een minimum te beperken. In mechanische productie, worden deze taken meestal vervuld door verplaatsingsopnemers in hun verschillende vormen. Ze hebben een groot aantal taken: in de meest eenvoudige gevallen testen ze op de aanwezigheid van componenten tijdens of na de montage, door middel van naderinsschakelaars. Bovenal bezitten inspectie-, meet- en testuitrusting de mogelijkheid om opnieuw dimensionale, vorm en positie - toleranties van een werkstuk te meten met precisie in het micrometer bereik. Dit maakt constante of bekende omgevingscondities nodig en stelt specifieke eisen aan het meetinstrument.

Productie-geïntegreerde lineaire meting

In de grote markt voor verplaatsingsopnemers zijn inductieve sensoren voor het meten van verplaatsingen in het bereik van enkele millimeters toegepast in miljoenen metrologische toepassingen. De helft van deze zijn nabijheidsensoren. De andere helft zijn proportionele transducers die een gemeten waarde omzetten in een overeenstemmend uitgangssignaal. In bijna alle gevallen is het standaard apparaat hier een lineair variabele differentiaaltransformator (LVDT) in volledige brug of halve brug versies. In deze meettoestellen is de volledige elektronica verplaatst naar de opvolg elektronica, die de grootte van de meetinrichting sterk vermindert. Verdere voordelen zijn de lage prijs en de grote verscheidenheid aan beschikbare versies. Het principe van dit type inductief meten heeft bepaalde nadelen. Het plunjer-spoelsysteem bezit slechts een relatief klein lineair gebied rond het midden van de weekijzeren kern zodat de bruikbare te meten strook (afhankelijk van het mechanische ontwerp) slechts enkele millimeters omvat. Om deze redenen worden LVDTs normaliter alleen gebruikt voor het meten van toleranties die binnen de grenzen van hun lineair gebied blijven. De nominale maat wordt bepaald door de montagepositie van de naald, waardoor de flexibiliteit en bruikbaarheid van het meettoestel vermindert als andere afmetingen worden gemeten. Een ander kritisch nadeel van het meten van het LVDT meetprincipe in een typisch harde werkvloer omgeving is de gevoeligheid voor thermische invloeden. Zelfs kleine temperatuurschommelingen kunnen ertoe leiden dat de meetwaarde drift, zelfs in zo'n grote mate dat een herijking noodzakelijk kan zijn. Ondanks deze beperkingen, die voldoende vertrouwd zijn voor de gebruiker, zijn de voordelen van LVDTs voldoende om ze te vestigen in de markt.

Voor metingen binnen micrometer-nauwkeurigheid in de automatiseringstechniek, worden verschillende non-tactiele principes gebruikt in aanvulling op tactiele lineaire encoders. Deze zijn meestal optische inrichtingen gebaseerd op het licht-barrière principe (met ofwel doorgelaten ofwel gereflecteerd licht). Andere apparaten meten de afstand tot een object door de dynamische druk van ontsnappende lucht. Camerasystemen worden soms gebruikt wanneer die vlot geïntegreerd kunnen worden in een productieproces.

Optische incrementele lengte meters, worden steeds vaker gebruikt als een alternatief voor LVDTs. Doordat de apparaten steviger ontworpen zijn en een betere bescherming bieden tegen verontreiniging, beginnen ze veeleisende meettaken te verplaatsen van het lab naar het productieproces. De gebruiker profiteert van een aantal doorslaggevende voordelen van een glas meetstandaard in vergelijking met andere meetprincipes. Zoals hoge meetnauwkeurigheid en lineariteit over het hele meetbereik (tot 100 mm); temperatuur stabiliteit en gedefinieerd thermisch gedrag; hoge herhaalbaarheid bij hoge resolutie en lage fout binnen de signaalperiode (= korte afstand fout)

Absolute meetwaarden

Absolute encoders geven een direct verband tussen een positie en de positie-informatie. Zelfs na verplaatsingen bij hoge snelheden, is een betrouwbare meetwaarde altijd beschikbaar. Criteria als cutoff frequenties en elektronisch begrensde maximale verplaatsings snelheden spelen dan ook geen rol. Een meettoestel heeft een referentie nodig bij ingebruikname, wat betekent dat de positie van de gemeten waarde moet gedefinieerd zijn binnen het uitwendig coördinatensysteem. Gewoonlijk wordt een fysieke standaard (gehouden in een gedefinieerde positie) gebruikt om dit nulpunt te bepalen: de meettaster maakt contact met het oppervlak van het meetobject en het oppervlak van de bekende standaard. Dit is noodzakelijk indien, nadat deze is ingeschakeld, het meetapparaat zijn eigen refentiepunt niet kan bepalen, zoals bijvoorbeeld op incrementele encoders zonder evaluatie van een referentiepositie. Op een absolute encoder wordt de positie direct bekend bij het inschakelen. Dit voordeel alleen al vergemakkelijkt aanzienlijk het gebruik en de inbedrijfstelling van de testapparatuur.

Met de meettaster Acanto voegt de fabrikant aan de voordelen van incrementele optische meettaster de absolute positie meting toe. Dit toestel biedt nu de mogelijkheid aan meetopstellingen om onmiddellijk gebruik te kunnen maken van de absolute positie gegevens. Als de omgevingsomstandigheden ook opgenomen zijn in de evaluatie, is het in het ideale geval mogelijk dit te doen zonder herijking tijdens de testprocedure.

Compact ontwerp

De Acanto is een meettaster met een compact design en een IP65 beschermingsgraad en is beschikbaar in meetlengtes van 12 mm en 30 mm. Daarmee kan deze worden gebruikt in een grote verscheidenheid aan toepassingen. Om de installatie en de behandeling te vereenvoudigen, zijn uitvoeringen verkrijgbaar met een axiale of radiale, plugbare kabel aansluiting. De plunjer wordt pneumatisch verplaatst en is ook verkrijgbaar in een veerbelaste versie. Een keramische-polymeer geleiding voor de plunjer zorgt voor lage wrijving, lage slijtage en een lange levensduur (≥ 5 miljoen cycli).

De meettaster wordt gemonteerd door in te spannen (diameter 8 mm). De posities zijn fysiek gecodeerd op het glasliniaal met een resolutie van 23 nm. De systeem nauwkeurigheid, de lineaire fout over de gehele meetlengte, is ± 2 µm. De korte afstand fout (interpolatie fout) is 0,7 µm. Echter, dit speelt een secundaire rol voor herhaalde metingen in het bereik van enkele micrometers. De temperatuur drift is gewoonlijk 1 µm/K.

De positie-informatie wordt verzonden via de EnDat 2.2 seriële interface. De EnDat master is verantwoordelijk voor de communicatie met EnDat-encoders van de fabrikant. Dit laat een eenvoudige overdracht van gegevens over posities en aanvullende informatie aan de overkoepelende applicatie toe. De EnDat master kan geïntegreerd worden door middel van een microcontroller (µC) of Field Programmable Gate Array (FPGA) of ASIC. Integratie in een FPGA of ASIC wordt gekozen omwille van de hoge transmissie frequenties die met pure seriële data-overdracht mogelijk is. Er zijn verschillende versies beschikbaar via MAZeT (www.mazet.de) in Jena, Duitsland. Naast de absolute positie-informatie, biedt de EnDat interface ook diagnose informatie voor de encoder. Controle nummers geven informatie over de huidige kwaliteit van de gemeten waarde. Gegevens die zijn opgeslagen in het geheugen van het apparaat kunnen worden opgevraagd, en waarschuwingen en alarmen worden ondersteund. Dit maakt het gemakkelijk de bedrijfstoestand van de meettasters te controleren, wat dan ook merkbaar de beschikbaarheid van een testsysteem verhoogd, met name in toepassingen met veel assen.