Rozdzielczość to liczba elementów w danym obszarze. Termin ten ma zastosowanie do wielu pojęć, takich jak:

rozdzielczość obrazu graficznego;

rozdzielczość drukarki jako urządzenia wyjściowego;

rozdzielczość myszy jako urządzenia wejściowego.

Na przykład rozdzielczość drukarki laserowej można ustawić na 300 dpi (dot per inche - dots per inch), co oznacza możliwość drukowania przez drukarkę 300 pojedynczych punktów na cal. W tym przypadku elementami obrazu są kropki laserowe, a rozmiar obrazu mierzony jest w calach.

Rozdzielczość obrazu graficznego jest mierzona w pikselach na cal. Zwróć uwagę, że piksel w pliku komputerowym nie ma określonego rozmiaru, ponieważ przechowuje tylko informacje o jego kolorze. Piksel uzyskuje swój fizyczny rozmiar po wyświetleniu na określonym urządzeniu wyjściowym, takim jak monitor lub drukarka.

W przypadku sitodruku wystarcza rozdzielczość 72 dpi, do druku na drukarce kolorowej lub laserowej 150-200 dpi, do wydruku na urządzeniu fotograficznym 200-300 dpi. Ustalono praktyczną zasadę, że po wydrukowaniu rozdzielczość oryginału powinna być 1,5 raza większa niż liniatura raster urządzenia wyjściowego.

Rozdzielczość drukowanego obrazu i pojęcie lineatury. Rozmiar punktu obrazu bitmapowego, zarówno na wydruku (papier, film itp.), jak i na ekranie, zależy od zastosowanej metody i ustawień rastra oryginału. Podczas rasteryzacji na oryginał nakładana jest siatka linii, której komórki tworzą element rastrowy. Częstotliwość siatki ekranu jest mierzona w liniach na cal i nazywa się liniatura.

Rozdzielczość urządzeń technicznych w różny sposób wpływa na wyjście grafiki wektorowej i rastrowej.

Tak więc podczas wyświetlania rysunku wektorowego używana jest maksymalna rozdzielczość urządzenia wyjściowego. W tym przypadku polecenia opisujące obraz informują urządzenie wyjściowe o położeniu i rozmiarze obiektu, a urządzenie wykorzystuje maksymalną możliwą liczbę punktów do jego narysowania. Zatem obiekt wektorowy, na przykład okrąg wydrukowany na drukarkach różnej jakości, ma na kartce papieru tę samą pozycję i wymiary. Jednak okrąg wygląda gładko po wydrukowaniu na drukarce o wyższej rozdzielczości, ponieważ składa się z większej liczby punktów drukarki.

Rozdzielczość urządzenia wyjściowego ma znacznie większy wpływ na wynik bitmapy. Jeśli plik mapy bitowej nie określa, ile pikseli na cal powinno wytworzyć urządzenie wyjściowe, domyślnie używany jest minimalny rozmiar dla każdego piksela. W przypadku drukarki laserowej minimalnym elementem jest kropka lasera, w monitorze to piksel wideo. Ponieważ urządzenia wyjściowe różnią się rozmiarem minimalnego elementu, który mogą utworzyć, rozmiar mapy bitowej wyświetlanej na różnych urządzeniach również będzie się różnić.

1. Modele kolorystyczne

Niektóre obiekty są widoczne, ponieważ emitują światło, podczas gdy inne są widoczne, ponieważ je odbijają. Kiedy przedmioty emitują światło, nabywają w naszej percepcji torbiel, którą widzi ludzkie oko. Kiedy przedmioty odbijają światło, ich kolor jest określany przez kolor padającego na nie światła oraz kolor, który te przedmioty odbijają. Emitowane światło pochodzi z aktywnego źródła, takiego jak ekran monitora. Odbite światło odbija się od powierzchni przedmiotu, na przykład kartki papieru.

Istnieją dwie metody opisywania koloru; system kolorów addytywnych i subtraktywnych.

System kolorów addytywnych działa z emitowanym światłem. Kolor addytywny uzyskuje się przez połączenie trzech podstawowych kolorów: czerwonego, zielonego i niebieskiego (czerwony, zielony, niebieski - RGB).Po zmieszaniu ich w różnych proporcjach uzyskuje się odpowiedni kolor. Brak tych kolorów oznacza w systemie czerń. Schemat mieszania kolorów pokazano na ryc. 2,a.

a) kolor addytywny b) kolor subtraktywny

Ryż. 2. System mieszania kolorów

W systemie kolorów subtraktywnych zachodzi proces odwrotny: kolor uzyskuje się przez odjęcie innych kolorów od wspólnego promienia światła. W tym przypadku biały kolor uzyskuje się w wyniku braku wszystkich kolorów, a obecność wszystkich kolorów da czerń. Subtraktywny system kolorów działa z kolorem odbitym, na przykład z kartki papieru. Biały papier odbija wszystkie kolory, kolorowy papier pochłania część i odbija resztę.

W subtraktywnym systemie kolorów główne kolory to cyjan, magenta i żółty (Cyan, Magenta, Yellow - CMY). Są one komplementarne do czerwonego)", zielonego i niebieskiego. Mieszając te kolory na papierze w równych proporcjach, uzyskuje się czerń. Proces ten ilustruje rys. 2 b. Ze względu na fakt, że farby drukarskie nie absorbują całkowicie światła, połączenie trzech podstawowych kolorów wygląda na ciemnobrązowy. Dlatego, aby skorygować tony i uzyskać prawdziwą czerń, do drukarek dodawana jest niewielka ilość czarnego tuszu. Systemy kolorów oparte na tej zasadzie druku czterokolorowego oznaczane są skrótem CMYK ( Cyjan, Magenta, Żółty, niebieski).

Istnieją inne systemy kodowania kolorów, na przykład przedstawiające go w postaci odcienia, nasycenia i jasności (odcień, nasycenie, jasność - HSB).

Odcień to określony odcień koloru, który różni się od innych: czerwony, niebieski, zielony itp. Nasycenie opisuje względną intensywność koloru.

Zmniejszając np. nasycenie koloru czerwonego, staje się on bardziej pastelowy lub wyblakły. Jasność (lub jasność) koloru wskazuje ilość czerni dodanej do koloru, dzięki czemu wydaje się ciemniejszy. System HSB jest zgodny z modelem percepcji barw przez człowieka. Odcień to odpowiednik długości fali światła, nasycenie to intensywność fali, a jasność to całkowita ilość światła. Wadą tego systemu jest konieczność przekonwertowania go na inne systemy; RGB - podczas wyświetlania obrazu na monitorze; CMYK - przy wysyłaniu do drukarki czterokolorowej.

Rozważane systemy działają w każdej gamie kolorystycznej - milionach możliwych odcieni. Często jednak użytkownika zadowala nie więcej niż kilkaset kolorów. W takim przypadku jest to wygodne w użyciu indeksowane palety - zestawy kolorów zawierające ustaloną liczbę kolorów, na przykład 16 lub 256, z których można wybrać żądany kolor. Zaletą takich palet jest to, że zajmują znacznie mniej pamięci niż pełne systemy RGB i CMYK.

Podczas pracy z obrazem komputer tworzy paletę i przypisuje numer do każdego koloru, a następnie określając kolor pojedynczego piksela lub obiektu, po prostu zapamiętuje liczbę, jaką ten kolor ma w palecie. Do zapamiętania liczby od 1 do 16 potrzebne są 4 bity pamięci, a od 1 do 256 - 8 bitów, więc obrazy z 16 kolorami nazywane są 4-bitowymi, a 256 kolorami 8-bitowymi. W porównaniu z 24 bitami wymaganymi do przechowywania pełnego koloru w RGB lub 32 bitów w CMYK, oszczędność pamięci jest oczywista.

Podczas pracy z paletą można używać dowolnych kolorów, na przykład systemów RGB, ale ich liczba jest ograniczona. Tak więc, używając 256-kolorowej palety podczas jej tworzenia i numerowania, każdy kolor w palecie jest opisywany jako normalny 24-bitowy kolor RGB. A odnosząc się do koloru, jego numer jest już wskazany, a nie konkretne dane RGB, które opisują ten kolor.

REZOLUCJA(rozdzielczość) przyrządów optycznych – wartość charakteryzująca zdolność tych przyrządów do oddania odrębnego obrazu dwóch punktów obiektu znajdującego się blisko siebie. Najmniejsza liniowa (lub kątowa) odległość między dwoma punktami, od której ich obrazy łączą się i przestają być rozróżnialne, tzw. liniowa (lub kątowa) granica rozdzielczości. Odwrotna wartość służy jako miara ilościowa R. strony. optyczny urządzenia. Idealny obraz punktu jako elementu obiektu można uzyskać z fali sferycznej. powierzchnie. Prawdziwe optyczne systemy mają źrenice wejściowe i wyjściowe (patrz rys. Membrana) o skończonych wymiarach, ograniczając powierzchnię fali. Dzięki dyfrakcja światła, nawet pod nieobecność aberracje układów optycznych, i błędy produkcyjne, optyczne. system przedstawia punkt monochromatycznie. światło w postaci jasnej plamki, otoczonej na przemian ciemnymi i jasnymi pierścieniami. Korzystając z teorii dyfrakcji możemy obliczyć naim. odległość dozwolona optyczna. system, jeśli wiadomo przy jakich rozkładach oświetlenia odbiornik (oko, warstwa foto) odbiera obraz oddzielnie. Zgodnie z warunkiem wprowadzonym przez J. W. Rayleigha (J. W. Rayleigh, 1879), obrazy dwóch punktów mogą być oglądane oddzielnie, jeśli środek dyfrakcji. plamki każdego z nich przecinają się z krawędzią pierwszego ciemnego pierścienia drugiego (ryc.).

Rozkład oświetlenia mi na obrazie dwóch punktowych źródeł światła umieszczonych tak, że odległość kątowa pomiędzy maksimami oświetlenia Df jest równa wartości kątowej promienia centralnej plamki dyfrakcyjnej Dq (Df = Dq jest warunkiem Rayleigha).

Jeśli punkty obiektu są samoświecące i emitują niespójne promienie, spełnienie kryterium Rayleigha odpowiada temu, co najmniej. oświetlenie pomiędzy obrazami rozdzielonych punktów będzie stanowić 74% oświetlenia w centrum plamki i łuku. odległość między środkami dyfrakcji. plamy (maksymalne natężenie oświetlenia) określa wyrażenie Df = 1,21l/ D, gdzie l jest długością fali światła, D- średnica źrenicy wejściowej optycznej. systemy. Jeśli optyczny układ ma ogniskową /, to liniowa wartość granicy rozdzielczości d = 1,21l F/D. Limit rozdzielczości teleskopów i lunet obserwacyjnych jest wyrażony w łuku. sekund i określona przez f-le d = 140 / D(przy l = 560 nm i D w mm) (dla R. z mikroskopami patrz art. Mikroskop). Podane f-ly obowiązują dla punktów znajdujących się na osi idealnej optyki. urządzenia. Obecność aberracji i błędów produkcyjnych zmniejsza R. s. prawdziwe optyczne. systemy. R. s. prawdziwe optyczne. Układ zmniejsza się również przy przechodzeniu od środka pola widzenia do jego brzegów. R. s. optyczny instrument r op, w tym połączenie optyczne. system i odbiornik (fotowarstwa, katoda) konwerter elektronowo-optyczny i inne), związane z R. s. optyczny systemy Roc i odbiornik r n przybliżona f-loy

Oprócz reflektogramu reflektometr wyświetla tabelę zawierającą dane o głównych zdarzeniach w linii, w tym odległości do wszystkich nieprawidłowości. Charakterystyczne jest, że odległości do niejednorodności są wskazywane z dokładnością do szóstego, a czasem nawet do siódmego miejsca po przecinku. Na przykład w tabeli 3.4 całkowita długość linii jest podana do sześciu miejsc po przecinku: 68,1328 km.

Liczba cyfr, z jaką urządzenie pokazuje mierzoną wartość, charakteryzuje dokładność odczytu, tj. jak dokładne może być liczenie. Dokładność pomiaru długości włókna jest zauważalnie mniejsza. Zależy to nie tylko od charakterystyki dokładności reflektometru, ale od wielkości współczynnika odbicia od niejednorodności, dokładności, z jaką ustalany jest grupowy współczynnik załamania światła, itp.

Przy dużej liczbie znaków w czytaniu naturalnie pojawia się pytanie, ile znaków jest rzeczywiście znaczących. Najłatwiej to określić, przecinając kolejno małe odcinki światłowodu (rys. 3.8) i obserwując, jak zmieniają się wskazania reflektometru. Zasadniczo metoda ta określa rozdzielczość reflektometru podczas pomiaru długości światłowodu. Jak wiadomo rozdzielczość to najmniejszy przedział zmian wartości mierzonej, który nadal powoduje zmianę wyników pomiarów.

Ryż. 3.8. Schemat wyznaczania rozdzielczości reflektometru przy pomiarze długości włókna

W tabeli 3.4 przedstawiono wyniki pomiaru długości światłowodu SM przy wielokrotnym zmniejszeniu jego długości o jeden metr. Pomiary przeprowadzono reflektometrem E6000C przy długości fali 1310 nm i czasie trwania impulsu 3 μs. Liczba zmierzonych punktów w E6000C wynosi 16 000, co odpowiada, przy zakresie pomiarowym 80 km, odstępowi 5 m między punktami.

Tabela 3.4. Wyniki pomiaru długości włókna przy jego wielokrotnym skróceniu o jeden metr

№	Długość włókna L N , w trybie automatycznym, km	Długość włókna L N , w trybie półautomatycznym, km	L N+1 - L N w trybie automatycznym, m	L N+1 - L N w trybie półautomatycznym, m	Rzeczywista zmiana długości włókna, m	Współczynnik odbicia, dB
1	L1 = 68,2248	68.148	-	-	-	-38.923
2	L2 = 68,1328	68.133	-92	-15	0	-14.576
3	L3 = 68,1328	68.133	0	0	-2	-13.951
4	L4 = 68,1328	68.133	0	0	-3	-17.529
5	L5 = 68,1379	68.133	+5.1	0	-4	-20.778
6	L6 = 68,1277	68.128	-10.1	-5	-5	-14.950
7	L7 = 68,1277	68.128	0	0	-6	-14.580
8	L8 = 68,1277	68.128	0	0	-7	-13.905
9	L9 = 68,1226	68.123	-5.1	-5	-8	-13.823

Długość włókna mierzono w trybie automatycznym i półautomatycznym. Wyniki tych pomiarów dla tej samej długości włókna, jak widać z pierwszych dwóch kolumn tabeli, mogą różnić się o kilka metrów. Kolumna trzecia i czwarta tabeli pokazują zmierzoną wartość zmiany długości włókna odpowiednio w trybie automatycznym i półautomatycznym. Rzeczywista zmiana długości włókna podana jest w piątej kolumnie. Ostatnia kolumna pokazuje wartości współczynnika odbicia od końca światłowodu.

Z tabeli wynika, że ​​przy wielokrotnym zmniejszeniu długości światłowodu o 1 m zmierzona wartość długości światłowodu maleje, ale nie monotonicznie. Wartość zmierzonej długości światłowodu zależy nie tylko od jego rzeczywistej długości, ale również od wartości współczynnika odbicia światła od końca światłowodu. Wskazania reflektometru zmieniają się dopiero po zmniejszeniu długości światłowodu o 2...3 m. W tym przypadku (jeśli wykluczymy rozszczepienie światłowodu przy niskim współczynniku odbicia) zmierzona wartość długości światłowodu LN zmniejsza się o wartość odstęp między punktami równy 5 m. W związku z tym dokładność pomiaru długości włókna nie przekracza 5 m.

Przy złym dekolcie (podkreślono je w tabeli) długość włókna jest dłuższa niż przy dobrym dekolcie. Czyli np. na początku włókno było zerwane, a współczynnik odbicia od końca światłowodu wynosił tylko –38,923 dB. Po odcięciu końca światłowodu współczynnik odbicia wzrósł do -14,576 dB, a długość światłowodu (według reflektometru w trybie automatycznym) zmniejszyła się o 92 m. W rzeczywistości długość światłowodu zmniejszyła się tylko o 1 m.

Z wyników podanych w tabeli 3.4 widać, że rozdzielczość reflektometru w pomiarze długości włókna zależy od jakości rozcięcia końca włókna. Przyczyna tej zależności została omówiona w poprzednim akapicie. W skrócie wygląda to następująco. Kiedy impuls jest odbijany od dobrego rozszczepienia końca włókna, szybkość narastania sygnału jest określona przez nachylenie krawędzi natarcia impulsu. A po odbiciu od złego rozszczepienia sygnał zacznie zauważalnie spadać dopiero po przejściu nie tylko całej krawędzi natarcia impulsu, ale także pewnej części samego impulsu przez koniec włókna. W związku z tym, przy złym rozszczepieniu, poziom progowy osiąga się przy dłuższej długości włókna.

Jak bardzo mogą różnić się wyniki pomiaru grubości włókna przy zmianie współczynnika odbicia od końca włókna widać z pierwszych dwóch rzędów tabeli 3.4. Charakterystyczne jest, że jeśli w trybie automatycznym rozbieżność ta dochodzi do –92 m, to w trybie półautomatycznym, ze względu na dokładniejsze określenie początku przepięcia, okazuje się być zauważalnie mniejsza (–15 m). Minimalny błąd, z jakim można określić położenie końca włókna, wynosi w przybliżeniu połowę szerokości odstępu między mierzonymi punktami.

Rozdziały z książki
Listvin A.B. Listvin V.N. Reflektometria światłowodów (do pobrania w formacie PDF)

O pomiarach reflektometrami światłowodowymi z przykładowymi reflektogramami strona Pomiary światłowodu (FOCL) podczas instalacji

Rozdzielczość to liczba elementów w danym obszarze. Termin ten ma zastosowanie do wielu pojęć, takich jak:

– rozdzielczość obrazu graficznego;

- rozdzielczość drukarki jako urządzenia wyjściowego;

- rozdzielczość myszy jako urządzenia wejściowego.

Na przykład rozdzielczość drukarki laserowej można ustawić na 300 dpi (dot per inche - dots per inch), co oznacza możliwość drukowania przez drukarkę 300 pojedynczych punktów na jednym calowym segmencie. W tym przypadku elementami obrazu są kropki laserowe, a rozmiar obrazu mierzony jest w calach.

Rozdzielczość obrazu graficznego jest mierzona w pikselach na cal. Zwróć uwagę, że piksel w pliku komputerowym nie ma określonego rozmiaru, ponieważ przechowuje tylko informacje o jego kolorze. Piksel uzyskuje swój fizyczny rozmiar po wyświetleniu na określonym urządzeniu wyjściowym, takim jak monitor lub drukarka.

W przypadku sitodruku wystarcza rozdzielczość 72 dpi, do druku na drukarce kolorowej lub laserowej 150-200 dpi, do wydruku na urządzeniu fotograficznym 200-300 dpi. Ustalono praktyczną zasadę, że podczas drukowania rozdzielczość oryginału powinna być 1,5 raza większa niż linia ekranu urządzenia wyjściowego.

Rozdzielczość drukowanego obrazu i pojęcie lineatury. Rozmiar kropki bitmapy zarówno na wydruku (papier, film itp.), jak i na ekranie zależy od zastosowanej metody i ustawień rastra oryginału. Podczas rasteryzacji na oryginał nakładana jest siatka linii, której komórki tworzą element rastrowy. Częstotliwość siatki rastrowej jest mierzona liczbą linii na cal i nazywana jest lineaturą.

Rozdzielczość urządzeń technicznych w różny sposób wpływa na wyjście grafiki wektorowej i rastrowej.

Tak więc podczas wyświetlania rysunku wektorowego używana jest maksymalna rozdzielczość urządzenia wyjściowego. W tym przypadku polecenia opisujące obraz informują urządzenie wyjściowe o położeniu i rozmiarze obiektu, a urządzenie wykorzystuje maksymalną możliwą liczbę punktów do jego narysowania. Zatem obiekt wektorowy, na przykład okrąg wydrukowany na drukarkach różnej jakości, ma na kartce papieru tę samą pozycję i wymiary. Jednak okrąg wygląda gładko po wydrukowaniu na drukarce o wyższej rozdzielczości, ponieważ składa się z większej liczby punktów drukarki.

Rozdzielczość urządzenia wyjściowego ma znacznie większy wpływ na wynik bitmapy. Jeśli plik mapy bitowej nie określa, ile pikseli na cal powinno wytworzyć urządzenie wyjściowe, domyślnie używany jest minimalny rozmiar dla każdego piksela. W przypadku drukarki laserowej minimalnym elementem jest kropka lasera, w monitorze to piksel wideo. Ponieważ urządzenia wyjściowe różnią się rozmiarem minimalnego elementu, który mogą utworzyć, rozmiar mapy bitowej wyświetlanej na różnych urządzeniach również będzie się różnić.

Ten artykuł skupia się na czujnikach położenia, niektórych terminach i podstawowych rozważaniach wykorzystywanych przy wyborze odpowiednich przyrządów pomiarowych do danego zastosowania oraz niektórych typowych błędach.

Być może przegapiłeś zajęcia na uniwersytecie, na których mówiłeś o teorii przyrządów pomiarowych: dokładności, rozdzielczości, odtwarzalności i innych parametrach. Ale nie jesteś sam, wielu inżynierów zapomniało lub nigdy nie zrozumiało tego obszaru technologii. Terminologia i wysoce ezoteryczne koncepcje techniczne mające zastosowanie w technologii pomiarowej mogą być mylące. Mają one jednak kluczowe znaczenie przy doborze odpowiednich przyrządów pomiarowych do danej aplikacji. Jeśli dokonasz złego wyboru, w końcu przepłacisz za zbyt mocne konwertery. Z drugiej strony produkt lub system sterowania po prostu nie zapewni wymaganej wydajności. Ten artykuł koncentruje się na czujnikach położenia, niektórych terminach i podstawowych rozważaniach wykorzystywanych przy wyborze odpowiednich przyrządów pomiarowych do danego zastosowania oraz niektórych typowych błędach.

Definicje

Zacznijmy od definicji:-

• urządzenie pomiarowe jest miarą oceny wiarygodności jego odczytów;
• Rezolucja instrument jest najmniejszym lub największym odchyleniem pozycji, jakie może zmierzyć;
• pomiary pozycji przez urządzenie - stopień powtarzalności wyniku;
• liniowość Pomiar pozycji przyrządu jest pomiarem odchylenia między sygnałem wyjściowym przetwornika a rzeczywistym zmierzonym przemieszczeniem.

Większość inżynierów nie potrafi odróżnić precyzji od dokładności. Można to wyjaśnić za pomocą analogii strzały i tarczy. Dokładność przyrządów pomiarowych opisuje bliskość strzałki do środka celu.

Ryż. jeden. Celny strzał (po lewej) i precyzyjny strzał (po prawej)

Jeśli oddano wiele strzałów, dokładność wyniku odpowiada wielkości obszaru, w który trafiły strzały. Jeśli strzały są zgrupowane, strzelanie jest uważane za precyzyjne.

Urządzenie pomiarowe o idealnej charakterystyce liniowej jest również absolutnie dokładne.

Definicja wymagań

Wydaje się, że tutaj wszystko jest dość proste - wystarczy wybrać bardzo dokładne i bardzo precyzyjne przyrządy pomiarowe i wszystko będzie dobrze. Niestety takie podejście ma pewne wady. Po pierwsze, przyrządy pomiarowe o dużej dokładności i wysokiej precyzji są zawsze drogie. Po drugie, muszą być instalowane bardzo ostrożnie, czemu mogą zapobiec drgania, rozszerzalność/kurczenie termiczne itp. Po trzecie, niektóre typy tego typu urządzeń są bardzo wrażliwe, więc wszelkie zmiany warunków środowiskowych, zwłaszcza temperatury, brudu, wilgotności i kondensacji spowodować ich nieprawidłowe działanie lub awarię.

Optymalną strategią w tym przypadku jest określić, co jest wymagane, nie więcej i nie mniej. Jako przykład rozważmy przetwornik przemieszczenia w przepływomierzu przemysłowym – liniowość nie jest dla niego kluczowym wymogiem, ponieważ najprawdopodobniej charakterystyka przepływu cieczy będzie nieliniowa. Ważniejsza jest tutaj odtwarzalność i stabilność w różnych warunkach środowiskowych.

A w maszynie CNC na pierwszy plan wysuwa się dokładność i precyzja pomiarów. W związku z tym kluczowymi wymaganiami dla miernika przemieszczenia są wysoka dokładność (liniowość), rozdzielczość i wysoka odtwarzalność nawet w brudnych lub wilgotnych środowiskach, długa żywotność i wysoka niezawodność.

Zalecamy, aby zawsze czytać drobnym drukowanym tekstem specyfikacji przyrządu, zwłaszcza w jaki sposób na deklarowaną dokładność i precyzję wpływają wpływy środowiska, żywotność i tolerancje montażowe. Kolejna wskazówka: dowiedz się, jak zmienia się liniowość instrumentu. Jeśli dzieje się to płynnie lub powoli, nieliniowość można łatwo wyeliminować poprzez kalibrację z wieloma punktami odniesienia. Na przykład możesz skalibrować urządzenie do pomiaru szczeliny za pomocą odpowiedniego paska kalibracyjnego. Poniższy przykład kalibruje dość nieliniowy przetwornik do wysoce liniowego (dokładnego) urządzenia przy użyciu stosunkowo małej liczby punktów odniesienia.

Ryż. 2. Kalibracja czujnika nieliniowego z wolnozmiennym błędem

W drugim przykładzie urządzenie z szybko zmieniającym się błędem zostało skalibrowane z wykorzystaniem 10 punktów, ale jego liniowość pozostała praktycznie niezmieniona. Do linearyzacji takiego instrumentu może być wymagane więcej niż 1000 punktów. Użycie pasków kalibracyjnych w tym przypadku może być nieracjonalne. W takim przypadku zaleca się porównanie odczytów w tabeli przeglądowej z odczytami mocniejszego urządzenia referencyjnego, takiego jak interferometr laserowy.

Ryż. 3. Kalibracja czujnika nieliniowego z szybko zmieniającym się błędem

Powszechny problem — enkodery optyczne

Zasada działania enkoderów optycznych opiera się na wykorzystaniu wiązki światła skierowanej przez lub na element optyczny, którym najczęściej jest szklany dysk. Światło przechodzi lub nie przechodzi przez kratkę dysku, po czym generowany jest sygnał odpowiadający pozycji. Szklane krążki są niesamowite: ich elementy są tak małe, że pozwalają producentom twierdzić, że są bardzo precyzyjne. Często jednak pozostaje niejasne, co się dzieje, gdy te elementy są zatkane kurzem, brudem, smarem itp. W rzeczywistości nawet bardzo małe ilości ciał obcych mogą prowadzić do błędów pomiarowych. Co więcej, takim problemom rzadko towarzyszą jakiekolwiek sygnały ostrzegawcze – zwykle urządzenie po prostu przestaje działać. Nazywa się to „katastroficzną awarią”. Jeszcze mniej zbadany jest problem dokładności enkoderów optycznych, a zwłaszcza ich zestawów.

Rozważmy urządzenie optyczne z dyskiem o nominalnym rozmiarze 1 cala i rozdzielczości 18 bitów (256 tys. punktów). Zazwyczaj deklarowana dokładność takiego urządzenia wynosi +/- 10 sekund kątowych. Ale jest jedna rzecz, którą należy napisać dużą pogrubioną czcionką (choć nikt tego nie robi) - deklarowana dokładność zakłada, że ​​dysk obraca się idealnie względem głowicy odczytującej, a temperatura jest stała. W bardziej realistycznym przykładzie dysk jest zamontowany poza środkiem o 0,001 cala (0,025 mm).

Ekscentryczność może być spowodowana różnymi czynnikami, z których niektóre są wymienione poniżej:-

• koncentryczność szklanego dysku na tulei;
• współśrodkowość otworu przelotowego tulei względem dysku optycznego;
• prostopadłość tulei względem płaszczyzny dysku optycznego;
• równoległość powierzchni dysku optycznego do płaszczyzny głowicy czytającej;
• współśrodkowość wału, na którym zamontowana jest tuleja;
• luzy w łożyskach i wspornikach łożysk podpierających wał główny;
• niedoskonałe wyrównanie łożysk;
• okrągłość wału i przelotowy otwór tulei;
• metoda wykrywania położenia (zwykle śruba ustalająca ciągnie tuleję w jednym kierunku);
• przemieszczenie spowodowane naprężeniem lub odkształceniem spowodowanym obciążeniem łożysk wału;
• efekty termiczne;
• itp.

Ryż. 4

Idealna konfiguracja dysku optycznego wymaga tak dużej precyzji, że koszt staje się wygórowany. W rzeczywistości błąd pomiaru występuje, ponieważ dysk optyczny nie znajduje się w miejscu, w którym odczytywana jest głowica czytająca. Biorąc pod uwagę błąd instalacji 0,001 cala, błąd pomiaru jest określony przez kąt oparty na łuku 0,001 cala przy odpowiednim promieniu toru optycznego. Aby uprościć obliczenia, załóżmy, że odczytane ścieżki mają promień 0,5 cala. Odpowiada to błędowi 2 miliradianów lub 412 sekund kątowych. Innymi słowy, jeśli urządzenie jest określone z dokładnością do 10 sekund kątowych, jego rzeczywista dokładność jest 40 razy wyższa.

Ale aby zainstalować dysk optyczny z dokładnością do 0,001 cala, trzeba bardzo się postarać. W rzeczywistości ustawisz ją w zakresie 2-10 tysięcznych cala, więc rzeczywista dokładność będzie 80-400 razy mniejsza niż pierwotna wartość.

Alternatywne podejście

Zasada pomiaru resolwera lub urządzenia indukcyjnego nowej generacji, takiego jak IncOder, jest zupełnie inna. Opiera się na wzajemnej indukcyjności pomiędzy wirnikiem (dyskiem) i stojanem (czytnikiem). Zamiast obliczać położenie z odczytów z jednego punktu, wykonuje się pomiary na całej powierzchni stojana i wirnika. Dlatego niespójności spowodowane mimośrodowością w jednej części urządzenia zostaną zniwelowane przez jego przeciwną część. Oczywiście rozdzielczość i dokładność tych urządzeń nie są tak imponujące, jak w przypadku enkoderów optycznych. Ale główna różnica polega na tym, że takie charakterystyki układu pomiarowego pozostają niezmienione nawet w nieidealnych warunkach.

Indukcyjne przetworniki kątowe Zettlex IncOder szybko stały się popularne jako przetworniki zdolne do pracy w trudnych warunkach. Oferta urządzeń obejmuje mini IncOder o średnicy 37 mm i rozdzielczości do 17 bitów, midi IncOder o średnicy 58 mm i rozdzielczości do 19 bitów oraz maxi IncOder o średnicy 75 mm do 300 mm z rozdzielczością do 22 bitów.