Co wspólnego mają zmysły i czujniki? Otóż dzięki tym pierwszym ludzie mogą swobodnie poruszać się w przestrzeni, polegając na tych receptorach wykonują poprawnie swoje zadania. W przypadku robotów przemysłowych funkcje zmysłów pełnią różnego rodzaju czujniki.
Miniaturowe urządzenia stale mierzą wiele parametrów po to, by roboty zawsze wykonywały swoje zadania z wymaganą od nich precyzją. Czujniki pozwalają na dokładność, która w zautomatyzowanych procesach jest kluczowa.
W tym tekście skupimy się przede wszystkim na wyróżnieniu i opisaniu poszczególnych czujników w robotach przemysłowych.
Rodzaje czujników przeznaczonych dla robotów przemysłowych
Temat przemysłu 4.0 jest dziś modny, ponieważ oferuje efektywne rozwiązania w zakresie podnoszenia elastyczności oraz efektywności produkcji. Roboty stanowią podstawę czwartej rewolucji przemysłowej, gdyż automatyzują wiele zadań, które dotychczas musiały być wykonywane przez pracowników.
Precyzyjna praca robotów wymaga odpowiedniego przygotowania ich do wykonywanych czynności. Musi on „widzieć i czuć”, aby działać precyzyjnie.
Kontakt robotów z zewnętrznym środowiskiem możliwy jest dzięki zastosowaniu różnych układów sensorycznych. Tworzą one podstawę do sterowania sensorycznego. W robotyce wyróżniamy czujniki:
- położenia i przemieszczenia – enkoder, induktosyn, rezolwer, potencjometr pomiarowy,
- prędkości – prądnica tachometryczna,
- zmysłów – dotyku (czujniki stykowe, czujniki siły), wzroku (optyczne, systemy rozpoznawania obrazów oraz te oparte na sieciach neuronowych),
- obecności i zbliżania – czujnik zbliżenia, czujnik laserowy, sensor obecności, skaner laserowy.
Czujniki położenia i przemieszczania
Sensory położenia i przemieszczenia stanowią kluczowy element składowy układów automatycznej regulacji położenia. Te układy sensoryczne muszą wyróżniać się wysoką dokładnością pomiaru. Co więcej, powinny być także odporne na działanie warunków produkcyjnych, takich jak wysoka temperatura, drgania czy duże zapylenie.
Potencjometr pomiarowy stanowi najprostszą postać czujnika analogowego. Wartość położenia kątowego podawana jest w postaci napięcia, pod jakim znajduje się szczotka. Enkoder jest z kolei przetwornikiem obrotowo-impulsowym, który pracuje w sposób przyrostowy. Na jeden obrót wysyłana jest określona liczba impulsów.
Rezolwer to wirnikowa maszyna elektryczna, która jest znana również jako selsyn przelicznikowy. Jego zasada działania przypomina trochę silnik elektryczny, ponieważ rezolwer również posiada takie elementy budowy, jak stojan oraz wirnik. Selsyn wyróżnia się wysoką dokładnością pomiaru oraz trwałością.
Induktosyn jest czujnikiem do bezpośredniego pomiaru przemieszczenia w ruchu obrotowym lub postępowym. Jego dwie części składowe to segmentowy liniał oraz suwak zamocowany do współpracującego elementu. Warto dodać, że zasada działania jest bardzo podobna do rezolwera.
Czujniki prędkości
Głównym celem stosowania tych czujników jest zwiększenie dokładności utrzymania zaprogramowanej prędkości. Funkcja ta może być pełniona przez przetworniki tachometryczne, takie jak przyrostowe enkodery optyczne.
Jako czujniki prędkości dobrze sprawdzają się także czujniki położenia z elektronicznym urządzeniem różniczkującym. Warto dodać, że czujniki prędkości bezpośrednio wpływają na precyzję robotów przemysłowych.
Czujniki zmysłów
Wiele procesów produkcji wymaga wykorzystania informacji o stanie zewnętrznego otoczenia robota (układ percepcji człowieka). Dobrym tego przykładem jest kontrola wzrokowa i akustyczna urządzeń oraz maszyn. Z tego też powodu pomiary zmysłowe dzielimy na układy sensoryczne dotyku i wizji.
Układy sensoryczne dotyku mają na celu rozpoznawanie obiektu manipulacji, pomiar orientacji oraz sterowanie parametrami chwytania. W układzie tym wykorzystywane są czujniki stykowe, przetworniki siły oraz naprężeń.
Układy wizyjne wymagane są do wykrywania przedmiotu o danym kształcie. Wyróżnia się trzy metody rozpoznawania obrazów – optyczne i cyfrowe. Metoda optyczna wykorzystuje światło spójne oraz niespójne. Cyfrowe rozpoznawanie obrazów korzysta z kamer termowizyjnych i jest to metoda najczęściej stosowana w przemyśle.
Czujniki obecności i zbliżenia
Indukcyjne oraz pojemnościowe czujniki obecności mierzą odległość między samym czujnikiem a obiektem w określonym zasięgu. Używane są do wykrywania pozycji detali względem chwytaka. Należy dodać, że do pomiaru obecności oraz zbliżania wykorzystuje się także czujniki oraz skanery laserowe.
Podsumowując, czujniki przemysłowe stanowią tak naprawdę podstawę prawidłowego funkcjonowania robotów w przemyśle. Co więcej, są one jednym z najistotniejszych elementów przemysłu 4.0, którego rozwiązania z sukcesem wdraża firma Balluff.
Więcej informacji na temat przemysłu 4.0 oraz samej firmy znajdziesz na stronie innovatingautomation.pl.
