Exakte Bestimmung von Drehwinkeln
Sensor korrigiert optisch einen systematischen Messfehler im Maschinenbau und der Antriebstechnik.
Vor allem im Maschinenbau oder in Antrieben werden Drehwellen unterschiedlichster Art eingesetzt. Die Einstellung und die Positionserkennung von Drehwellen benötigt Drehwinkelsensoren. Jeder dieser Drehsensoren hat jedoch einen Winkelfehler, weil es sehr schwierig ist, die Sensoren genau zu justieren. Diese Fehler mussten bisher aufwändig elektronisch kompensiert werden, zum Beispiel durch einen zweiten Auslesekopf.
Abb.: Vergleichende Darstellung des Prinzips zwischen unkompensiertem Sensor und kompensiertem Sensor. (Bild: Institut für Technische Optik, U. Stuttgart)
Am Institut für Technische Optik der Universität Stuttgart haben Forscher nun einen neuartigen Drehwinkelsensor entwickelt, der die Winkelfehler optisch kompensiert und so eine zusätzliche Elektronik bzw. aufwändige Justage überflüssig macht. Mit diesem neuartigen Sensor lässt sich die Position exakt bestimmen und der Drehwinkel genau eingestellen.
Das Grundprinzip von optischen Drehwinkelsensoren basiert auf einer drehbar gelagerten Welle, auf der eine Kodierscheibe fixiert ist. Ein so genannter Schlag der Maßspur entsteht durch eine Dezentrierung der Scheibenachse zur Wellenachse. Sie führt zu einem Winkelmessfehler. Um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, muss die Kodierscheibe möglichst genau zur Welle zentriert sein. Dies erfordert einen hohen Aufwand bei der Montage und ist daher teuer. Und trotz des hohen Aufwands lässt scih ein geringer mechanischer Zentrierfehler nie ganz vermeiden.
Der neue Drehwinkelsensor korrigiert optisch den Einfluss durch den Schlag der Kodierscheibe schon bevor das Sensorsignal ensteht. Dies wird durch eine zweite „Kompensationsspur" erreicht, welche sich zentriert zur Maßspur auf einem anderen Radiusbereich der drehenden Kodierscheibe befindet. Diese Kompensationsspur lenkt das Ausleselicht auch bei starker Exzentrizität der Kodierscheibe automatisch immer auf die richtige Winkelposition der Kodierspur. So lässt sich der Winkelfehler um etwa vier Größenordnungen gegenüber einem unkompensierten System reduzieren.
TLB / PH
