当需要对直线运动应用进行高精度位置反馈测量时，我们通常会用到直线光栅尺反馈元件,力士乐代理商-上海瑞承动力机械有限公司您详细解说直线测量系统 - IMS

光栅尺反馈套件

 

如上图所示，在使用光栅尺反馈元件时，我们需要将光栅尺与直线导轨平行安装，同时需要将光栅编码器安装在直线运动平台上；在上述安装集成过程中，需同时确保：

 

*光栅尺与直线导轨的平行度

 

*光栅编码器在直线运行全程与光栅尺的间距

 

由于这些安装集成工作是需要较高的技术实施水准的，因此德国力士乐直线导轨在做直线运动位置反馈测量时，除了测量元器件的硬件成本，也必须考虑一些额外的集成成本－－人力和工时的投入（在设备维护的时候这些工作量投入也是需要考虑的）；另外，通常光栅尺测量元件提供了极高的反馈分辨率和重复测量精度（微米甚至纳米级别），但由于这些额外的人工集成操作的介入，实际应用所获的的测量精度却会因人员的安装水准产生不同程度的差异，有时甚至大打折扣，影响设备性能。

如果在直线运动系统测量和位置反馈集成时遇到上述的问题，那么我们或许可以考虑使用直线测量系统 （简称 IMS：Integrated Measuring System） 。

那么什么是集成直线测量系统 IMS，让上品机电技术员通过下面一组图文来说明一下。

（以下产品样品由 IndraMat IMS 提供）

集成直线测量系统 IMS 主要有两部分元件组成，直线刻度导轨和集成测量滑块

直线刻度导轨

带刻度的直线导轨

我们首先看到的是直线导轨。在IMS中，这并不是一根普通的导轨，而是带有直线刻度的直线导轨。通常直线运动应用中都需要用到直线导轨，如果使用 IMS ，只需将原有的直线导轨用 IMS 的刻度导轨替换。

直线导轨从外观上看和普通直线导轨并无太大差异。

直线导轨的安装也完全按照普通直线导轨的固定方式

直线导轨的表面，肉眼无法识别刻度，猜测为电子感应刻度，应该是在侧面的。

由于 IMS 将测量刻度直接集成在了直线导轨上，对于我们来说直接省去了原来需要安装光栅尺并且调校平行度的工作。

集成测量滑块

有了直线刻度，要测量位置反馈，还需要能够读取刻度的感应元件。

集成测量滑块

打开测量滑块的包装时，第一感觉就是其表面润滑油，这个应该是在出厂时就已经涂抹好的。和任何直线运动滑块一样，在导轨上运行时需要保持清洁的润滑。

通过多几个角度观察下这个滑块

滑块的上表面

这个表面是与直线运动部件对接的安装面。

滑块的底面

这一侧是与直线刻度导轨的接触面

从外观看，滑块由两部分组成。承重部分和检测部件。

滑块的承重部分

承重部分用于连接和支撑直线运动组件，如果单单看这一部分，和普通的直线滑块没有什么差别。

承重部分的导轨侧安装面和普通直线导轨一样，在滑块安装槽内有防止滚珠滑落的塑料支撑架。

承重单元侧端面工字形直线导轨从此处插入。

事实上，IMS 的支撑滑块的承重指标和普通的直线滑块几本没有差别，因此在使用集成直线测量系统时，原有的直线滑块是可以被省去的。

滑块的电子测量反馈单元这部分集成了数字反馈检测元件和回路，可以看到反馈出线

电子测量反馈单元的导轨安装侧当滑块置于直线导轨上，通过滑块底部的凹面非接触感应读取导轨侧面的位置刻度。

IMS 组装

组装 IMS 系统时，与普通直线滑块导轨的组装无异，将导轨从滑块一端凹槽插入，随着导轨逐渐嵌入滑块凹槽，导轨会将滑块的塑料轴承滚珠支撑架推出。

推出的轴承滚珠塑料支撑架

组装好的 IMS 如下图所示

安装于直线导轨的集成测量滑块

IMS 承重单元侧

IMS 检测单元侧

 

组装好的 IMS 滑块导轨底部样式

组装好的 IMS 滑块导轨端侧样式

接线

IMS 的滑块检测单元出线侧匹配了一个标准的编码器反馈插头，用标准的伺服反馈电缆即可将位置反馈接入控制系统（驱动器）。由于滑块通常是需要往复运动的，因此，这根电缆通常需为可弯折柔性电缆。注意下图中此 IMS 反馈插头上配备了一个方形法兰，这个是用于将插头固定在滑块上的运动组件上的。

IMS 滑块检测单元出线侧的编码器反馈插头

编码器反馈插头和安装法兰端面

IMS 技术指标

对于本次入手的这个系列的 IMS 产品，其技术canshu如下：

位置反馈分辨率：可达 0.025μm

比例精度： ± 3 μm/m

滚珠导轨系统: sizes 20/25/30/35/45

滚柱导轨系统: sizes 35/45/55/65

导轨长度: 单根最长 4,500 mm

反馈接口: Hiperface, SSI, DRIVE-CLiQ, FANUC

另外，IMS 还具备如下特性：

支持绝对位置反馈，无须使用电池

直接获得极高的应用精度

感应式、无接触测量

测量功能集成于直线导轨

高防护等级，无须额外保护或测量补偿

从上面的关于 IMS 集成直线测量系统的图文介绍，可以了解到：

如果我们所需要的测量精度优于 IMS 的  0.025μm 的分辨率和 ± 3 μm/m 的比例精度，那么则必须使用传统的光栅尺的测量方法。

而如果应用所需测量精度是 IMS 可以提供的，我们则可以选用 IMS 集成测量系统，只需：

将传统的直线运动应用中的一组直线导轨和滑块替换成 IMS 刻度导轨和检测滑块

采用完全一样的滑块导轨安装方式

省去购买光栅尺和光栅编码器

省去光栅尺的安装和校准

省去光栅编码器的安装和校准

省去生产运行维护时光栅尺编码器的调校

直接获得无损失的应用反馈高精度

当然，最终我们还是得比较一下购买成本。只是，需要提醒下这里说的成本是总体应用成本。除了上面提到的硬件使用成本外，一些由于硬件系统变化带来的间接成本影响也是必须考虑的，比如：

由于安装和调校光栅尺所来带的设备安装调试周期延长

由于安装和调校的随机误差所造成的对设备性能影响

运行维护时因为调校光栅尺造成的设备停机时间延长以及对生产效率的影响。

等等......

这些在使用 IMS 后应该都会得到极大的改善。

至于 集成直线测量系统 IMS 的性价比到底如何，各类应用场景不同，相信各位看官心里自然有本帐。

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