หลักการทำงานลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )

 ถ้าจะกล่าวถึงโรงกลึง คงไม่มีใครไม่รู้จักโรงกลึง หรือ ภาษาอังกฤษมักจะใช้คำว่า Machine Shop มีอุปกรณ์ต่างๆมากมาย เช่น เครื่องเลื่อย เครื่องมิลลิ่ง เครื่องกลึง เครื่องเจียระไน เครื่องเจาะสว่านแท่น การทำงานกับเครื่องจักรต่างๆภายในโรงกลึงก็จำเป็นต้องมีการวัดขนาดชิ้นงานในระหว่างกระบวนการผลิตชิ้นงานต่างๆ ช่างกลึงสามารถทำการวัดขนาดชิ้นงานด้วยเครื่องมือวัดต่างๆ ได้แก่ ไม้บรรทัด เวอเนียร์คาลิเปอร์ ไดอัลเกจ ไฮน์เกจ ไมโครมิเตอร์ ฯลฯ สำหรับบทความนี้ขอแนะนำอุปกรณ์วัดระยะ ตัวหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) อุปกรณ์ตัวนี้เป็นอุปกรณ์วัดระยะที่ใช้วัดระยะในแนวเชิงเส้นตรง ดังชื่อที่มันถูกเรียกขาน

 

ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) คือ อุปกรณ์วัดระยะในแนวเส้นตรง ที่มีความละเอียดสูง สามารถวัดชิ้นที่มีความละเอียดสูงถึง 0.001 mm โดยหลักการทำงานของมัน จะใช้การยิงแสงจาก Photo Diode ผ่านแท่งแก้วซึ่ง ในแท่งแก้วได้มีขีดบอกระยะที่มีความละเอียดสูง แสงจะสามารถลอดผ่านแท่งแก้วได้ในช่วงระยะที่กำหนด ทำให้เกิดช่วงที่แสงผ่านได้และแสงผ่านไม่ได้ ช่วงที่แสงผ่านได้และแสงผ่านไม่ได้นี้ จะถูกตรวจจับโดย เซ็นเซอร์รับแสงซึ่งอยู่อีกด้านหนึ่งของแท่งแก้ว เมื่อเซ็นเซอร์รับแสงรับรู้ช่วงที่แสงผ่านแท่งแก้ว หรือ ไม่ผ่านแท่งแก้ว จะแปลงสัญญาณ แสงเป็นสัญญาณทางไฟฟ้า ในลักษณะของ Sine Wave หรือ Square Wave แล้วแต่ชนิดของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) แบบต่างๆ สัญญาณเอาพุตจาก ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะถูกส่งต่อไปยัง จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) ที่ติดตั้งอยู่หน้าเครื่องจักร เช่น เครื่องกลึง เครื่องมิลลิ่ง เครื่องเจียระไน เพื่อแสดงผลให้ ช่างผู้ผลิตชนิดงานอยู่ ทราบระยะปัจจุบัน หรือ นำระยะปัจจุบันไปใช้ในการคำนวณ หรือ ไปใส่ในฟังก์ชั่นอื่นๆ ของ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) เพื่อให้ง่ายต่อการใช้งานเครื่องจักรและให้ง่ายต่อการผลิตชิ้นงานต่อไป นอกจากนั้นสัญญาณนี้อาจส่งไปให้เครื่องจักรอัตโนมัติต่างๆ เช่น เครื่องซีเอ็นซี เพื่อให้ทราบถึงตำแหน่งปัจจุบันของชิ้นงาน เมื่อทราบถึงตำแหน่งปัจจุบันของชิ้นงานแล้ว ตัวควบคุมการทำงานซีเอ็นซี ( CNC CONTROLLER ) จะสั่งให้เครื่องจักร ตัด กัด เจาะ กลึง ในตำแหน่งที่ถูกต้องต่อไป

 

ลักษณะสัญญาณทางไฟฟ้าของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )

ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) เป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าชนิดหนึ่งดังนั้นจำเป็นต้องมี Power Supply จ่ายให้ ส่วนใหญ่ Power Supply ที่จ่ายให้จะเป็น Direct Current (DC) โดยสัญญาณจะใช้ Power Supply ดังต่อไปนี้ ได้แก่ 5V, 12V, 24V ซึ่งสัญญาณต่างๆเหล่านี้จะถูกต่อสายไปยังอุปกรณ์อ่านค่าที่เรียกว่า จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller เพื่อนำไปใช้แสดงผล หรือ ควบคุมการทำงานของเครื่องจักรต่อไป ในที่นี้ขอแสดงรูปตัวอย่างของขั้วต่อไฟฟ้า ( Conector ) ของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) ยี่ห้อหนึ่งเป็นรูปตัวอย่างเพื่อให้มองเห็นภาพมากยิ่งขึ้น

 

สัญญาณเอาพุตที่ออกจากตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) มีสองชนิดใหญ่ๆ ได้แก่

  • แบบดิจิตอล ส่วนใหญ่จะออกมาเป็น Square Wave ดังรูป สัญญาณสูงสุดของ ยอด Square Wave จะขึ้นอยู่กับ Power Supply ที่ใช้ เช่น ถ้าใช้ Power Supply 5V สัญญาณยอด Square Wave จะเป็น 5V หรือ ถ้าจะกล่าวโดยสรุปคือจะเป็นสัญญาณที่แสดงค่า 0V กับ 5V เหมือนการทำงานงานสัญญาณ ดิจิตอลโดยทั่วไป รหัสตำแหน่งที่ออกมาจาก ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะใช่สัญญาณสองเส้น เป็นอย่างน้อย ส่วนใหญ่จะกำหนดด้วยสัญลักษณ์ A และ B การส่งสัญญาณโดยใช้สัญญาณสองเส้นแบบนี้ เรียกว่าการส่งสัญญาณแบบ Incremental

 

  • แบบ Analog ใน ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) บางยี่ห้ออาจให้สัญญาณทางไฟฟ้าออกมาในลักษณะ Sine Wave ดังรูป เช่นเดียวกัน สัญญาณสูงสุดของ ยอด Sine Wave จะขึ้นอยู่กับ Power Supply ที่ใช้ เช่นกัน ถ้าใช้ Power Supply 5V สัญญาณยอด Sine Wave จะเป็น 5V ส่วนใหญ่จะกำหนดด้วยสัญลักษณ์ A และ B การส่งสัญญาณโดยใช้สัญญาณสองเส้นเช่นเดียวกับการทำงานในแบบดิจิตอล และอาศัยจับสัญญาณในช่วงที่มีการต่าง Phase กัน 90องศา ของสัญญาณ Sine Wave เพื่อนำข้อมูลมาประมวลผลเพื่อให้ทราบว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของตำแหน่งการเคลื่อนที่ปัจจุบันของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )

 

การถอดรหัสสัญญาณของ ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale )

ดังที่กล่าวไปแล้วว่า ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) ส่วนใหญ่ จะมีสัญญาณเอาพุตออกมาอย่างน้อยสองเส้น ส่วนใหญ่จะกำหนดสัญลักษณ์เป็น A B นอกจากนั้นอาจมีสัญญาณเส้นที่สามโดยการกำหนดสัญลักษณ์ด้วยอักษร Z สัญญาณเส้นนี้ จะถูกระบุไว้ในคู่มือของแต่ละยี่ห้อ เช่น จะกำหนดให้มีสัญญาณ ออกมาที่เส้นนี้เป็น 5V เมื่อเคลื่อนที่หัวอ่านผ่านแท่งแก้ว ที่ทุกๆระยะ 50 ..

เรามาดูกันว่าสัญญาณแบบ Incremental มีลักษณะสัญญาณเป็นอย่างไร และ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller จะพิจารณาแยกแยะสัญญาณได้อย่างไรว่าระยะทางมีการเพิ่มขึ้้นหรือลดลง

เมื่อมีการเคลื่อนที่ของเซ็นเซอร์ผ่านแท่งแก้วในระยะต่างๆ สัญญาณ A และ สัญญาณ B ของตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) จะให้สัญญาณ ออกมาเป็นระบบดิจิตอล ในที่นี้กำหนดให้ สัญญาณ 5V แทนด้วย 1 สัญญาณ 0V แทนด้วย 0 จากรูปจะกำหนดให้เมื่อมีการเคลื่อนที่ไปข้างหน้า ให้กำหนดทิศทางการเคลื่อนที่เหมือน Clockwise เมื่อมีการเคลื่อนที่ไปถอยหลัง ให้กำหนดทิศทางการเคลื่อนที่เหมือน Anti Clockwise ที่ตำแหน่ง 0 สัญญาณ A = 0V ( 0 ) สัญญาณ B = 5V ( 1 ) เมื่อมีการเคลื่อนที่ในทิศทาง Clockwise (ที่ตำแหน่ง 1) จะได้รหัสสัญญาณของ A และ B เป็น 0 1 เมื่อมีการเคลื่อนที่ในทิศทาง Anti Clockwise (ที่ตำแหน่ง 3) จะได้รหัสสัญญาณของ A และ B เป็น 1 0 ทำให้ จอแสดงผลดิจิตอล ( Digital Readout [ DRO ] ) หรือ Cotroller รู้ว่ามีการเพิ่มขึ้นหรือลดลงของตำแหน่งในการเคลื่อนที่เป็นต้น ซึ่งการเปลี่ยนแปลงเพิ่มขึ้นหรือลดลงในแต่ละช่องที่เล็กที่สุดถูกกำหนดให้เป็นความละเอียดของตัว ลิเนียร์สเกล ( Linear Scale ) เช่น การเปลี่ยนแปลง 1 ช่วงของสัญญาณ เช่น จากตำแหน่ง 0 ไปตำแหน่ง 1 ตามที่ยกตัวอย่างข้างต้น คือ 0.001mm เป็นต้น

 

 

 

 

 

Visitors: 511,126