當(dāng)需要對直線運動應(yīng)用進行高精度位置反饋測量時，我們通常會用到直線光柵尺反饋元件。東莞市上品機電設(shè)備有限公司為您詳細(xì)解說直線測量系統(tǒng) - IMS
光柵尺反饋套件
如上圖所示，在使用光柵尺反饋元件時，我們需要將光柵尺與直線導(dǎo)軌平行安裝，同時需要將光柵編碼器安裝在直線運動平臺上；在上述安裝集成過程中，需同時確保：
*光柵尺與直線導(dǎo)軌的平行度
*光柵編碼器在直線運行全程與光柵尺的間距
由于這些安裝集成工作是需要較高的技術(shù)實施水準(zhǔn)的，因此德國力士樂直線導(dǎo)軌在做直線運動位置反饋測量時，除了測量元器件的硬件成本，也必須考慮一些額外的集成成本－－人力和工時的投入（在設(shè)備維護的時候這些工作量投入也是需要考慮的）；另外，通常光柵尺測量元件提供了極高的反饋分辨率和重復(fù)測量精度（微米甚至納米級別），但由于這些額外的人工集成操作的介入，實際應(yīng)用所獲的的測量精度卻會因人員的安裝水準(zhǔn)產(chǎn)生不同程度的差異，有時甚至大打折扣，影響設(shè)備性能。
如果在直線運動系統(tǒng)測量和位置反饋集成時遇到上述的問題，那么我們或許可以考慮使用直線測量系統(tǒng) （簡稱 IMS：Integrated Measuring System） 。
那么什么是集成直線測量系統(tǒng) IMS，讓上品機電技術(shù)員通過下面一組圖文來說明一下。
（以下產(chǎn)品樣品由 IndraMat IMS 提供）
集成直線測量系統(tǒng) IMS 主要有兩部分元件組成，直線刻度導(dǎo)軌和集成測量滑塊
直線刻度導(dǎo)軌
帶刻度的直線導(dǎo)軌
我們首先看到的是直線導(dǎo)軌。在IMS中，這并不是一根普通的導(dǎo)軌，而是帶有直線刻度的直線導(dǎo)軌。通常直線運動應(yīng)用中都需要用到直線導(dǎo)軌，如果使用 IMS ，只需將原有的直線導(dǎo)軌用 IMS 的刻度導(dǎo)軌替換。
直線導(dǎo)軌從外觀上看和普通直線導(dǎo)軌并無太大差異。
直線導(dǎo)軌的安裝也完全按照普通直線導(dǎo)軌的固定方式
直線導(dǎo)軌的表面，肉眼無法識別刻度，猜測為電子感應(yīng)刻度，應(yīng)該是在側(cè)面的。
由于 IMS 將測量刻度直接集成在了直線導(dǎo)軌上，對于我們來說直接省去了原來需要安裝光柵尺并且調(diào)校平行度的工作。
集成測量滑塊
有了直線刻度，要測量位置反饋，還需要能夠讀取刻度的感應(yīng)元件。
集成測量滑塊
打開測量滑塊的包裝時，第一感覺就是其表面潤滑油，這個應(yīng)該是在出廠時就已經(jīng)涂抹好的。和任何直線運動滑塊一樣，在導(dǎo)軌上運行時需要保持清潔的潤滑。
東莞市上品機電設(shè)備有限公司通過多幾個角度觀察下這個滑塊
滑塊的上表面
這個表面是與直線運動部件對接的安裝面。
滑塊的底面
這一側(cè)是與直線刻度導(dǎo)軌的接觸面
從外觀看，滑塊由兩部分組成。承重部分和檢測部件。
滑塊的承重部分
承重部分用于連接和支撐直線運動組件，如果單單看這一部分，和普通的直線滑塊沒有什么差別。
承重部分的導(dǎo)軌側(cè)安裝面
和普通直線導(dǎo)軌一樣，在滑塊安裝槽內(nèi)有防止?jié)L珠滑落的塑料支撐架。
承重單元側(cè)端面
工字形直線導(dǎo)軌從此處插入。
事實上，IMS 的支撐滑塊的承重指標(biāo)和普通的直線滑塊幾本沒有差別，因此在使用集成直線測量系統(tǒng)時，原有的直線滑塊是可以被省去的。
滑塊的電子測量反饋單元
這部分集成了數(shù)字反饋檢測元件和回路，可以看到反饋出線
電子測量反饋單元的導(dǎo)軌安裝側(cè)
當(dāng)滑塊置于直線導(dǎo)軌上，通過滑塊底部的凹面非接觸感應(yīng)讀取導(dǎo)軌側(cè)面的位置刻度。
IMS 組裝
組裝 IMS 系統(tǒng)時，與普通直線滑塊導(dǎo)軌的組裝無異，將導(dǎo)軌從滑塊一端凹槽插入，隨著導(dǎo)軌逐漸嵌入滑塊凹槽，導(dǎo)軌會將滑塊的塑料軸承滾珠支撐架推出。
推出的軸承滾珠塑料支撐架
組裝好的 IMS 如下圖所示
安裝于直線導(dǎo)軌的集成測量滑塊
IMS 承重單元側(cè)
IMS 檢測單元側(cè)
組裝好的 IMS 滑塊導(dǎo)軌底部樣式
組裝好的 IMS 滑塊導(dǎo)軌端側(cè)樣式
接線
IMS 的滑塊檢測單元出線側(cè)匹配了一個標(biāo)準(zhǔn)的編碼器反饋插頭，用標(biāo)準(zhǔn)的伺服反饋電纜即可將位置反饋接入控制系統(tǒng)（驅(qū)動器）。由于滑塊通常是需要往復(fù)運動的，因此，這根電纜通常需為可彎折柔性電纜。注意下圖中此 IMS 反饋插頭上配備了一個方形法蘭，這個是用于將插頭固定在滑塊上的運動組件上的。
IMS 滑塊檢測單元出線側(cè)的編碼器反饋插頭
編碼器反饋插頭和安裝法蘭端面
IMS 技術(shù)指標(biāo)
對于本次入手的這個系列的 IMS 產(chǎn)品，其技術(shù)參數(shù)如下：
位置反饋分辨率：可達(dá) 0.025μm
比例精度： ± 3 μm/m
滾珠導(dǎo)軌系統(tǒng): sizes 20/25/30/35/45
滾柱導(dǎo)軌系統(tǒng): sizes 35/45/55/65
導(dǎo)軌長度: 單根最長 4,500 mm
反饋接口: Hiperface, SSI, DRIVE-CLiQ, FANUC
另外，IMS 還具備如下特性：
支持絕對位置反饋，無須使用電池
直接獲得極高的應(yīng)用精度
感應(yīng)式、無接觸測量
測量功能集成于直線導(dǎo)軌
高防護等級，無須額外保護或測量補償
從上面的關(guān)于 IMS 集成直線測量系統(tǒng)的圖文介紹，可以了解到：
如果我們所需要的測量精度優(yōu)于 IMS 的 0.025μm 的分辨率和 ± 3 μm/m 的比例精度，那么則必須使用傳統(tǒng)的光柵尺的測量方法。
而如果應(yīng)用所需測量精度是 IMS 可以提供的，我們則可以選用 IMS 集成測量系統(tǒng)，只需：
將傳統(tǒng)的直線運動應(yīng)用中的一組直線導(dǎo)軌和滑塊替換成 IMS 刻度導(dǎo)軌和檢測滑塊
采用完全一樣的滑塊導(dǎo)軌安裝方式
省去購買光柵尺和光柵編碼器
省去光柵尺的安裝和校準(zhǔn)
省去光柵編碼器的安裝和校準(zhǔn)
省去生產(chǎn)運行維護時光柵尺編碼器的調(diào)校
直接獲得無損失的應(yīng)用反饋高精度
當(dāng)然，最終我們還是得比較一下購買成本。只是，需要提醒下這里說的成本是總體應(yīng)用成本。除了上面提到的硬件使用成本外，一些由于硬件系統(tǒng)變化帶來的間接成本影響也是必須考慮的，比如：
由于安裝和調(diào)校光柵尺所來帶的設(shè)備安裝調(diào)試周期延長
由于安裝和調(diào)校的隨機誤差所造成的對設(shè)備性能影響
運行維護時因為調(diào)校光柵尺造成的設(shè)備停機時間延長以及對生產(chǎn)效率的影響。
等等......
這些在使用 IMS 后應(yīng)該都會得到極大的改善。
至于 集成直線測量系統(tǒng) IMS 的性價比到底如何，各類應(yīng)用場景不同，相信各位看官心里自然有本帳。
