Análisis de la pérdida de precisión de los encoders ópticos lineales ante la vibración

Resumen

El objeto general de esta tesis se enmarca en el ámbito del diseño mecánico de uno de los dispositivos de medida más utilizados en una amplia variedad de máquinas, como son los encoders ópticos lineales y persigue analizar y mejorar la precisión en presencia de vibraciones de estos sensores. En una primera parte de la tesis se presenta el estado actual de los aspectos relacionados con el diseño mecánico de encoders y, más concretamente, los relacionados con el comportamiento a vibraciones. En una segunda parte se exponen las herramientas implementadas para analizar la pérdida de precisión ante vibraciones. Estas comprenden la modelización por elementos finitos de los encoders de tipo transmisivo y reflexivo y el desarrollo del dispositivo experimental necesario para analizar el comportamiento del encoder a vibraciones y de las herramientas matemáticas para el cálculo y caracterización del error cometido por el encoder, presentando un nuevo algoritmo original de cálculo y compensación del error debido a la vibración. En una tercera parte se presenta la validación del modelo de elementos finitos del encoder transmisivo a través del análisis experimental de la pérdida de precisión para diversas condiciones de montaje, haciendo uso de análisis probabilístico. A continuación se analiza la precisión del sensor cuando se utilizan elementos de protección pasiva acoplados a los encoders, concretamente, regletas metálicas y planchas de materiales elastoméricos y, por último, se estudia la influencia en la pérdida de precisión del método de escaneado utilizado, analizando encoders transmisivos y reflexivos, multicampo y de un solo campo mediante análisis de elementos finitos y experimentalmente, calculando el error y caracterizándolo en función del deterioro de las señales de medida.