يواصل الباحثون البحث عن طرق لتحسين دقة أنظمة تحديد المواقع الخطية، أو تقليل ردود الفعل العكسية أو إزالتها، بالإضافة إلى تسهيل استخدام هذه الأجهزة. وفيما يلي نظرة على التطورات الأخيرة

سواء كانت الحركة الخطية المطلوبة قليلة أو كثيرة، فإن دقة تحديد المواقع والموثوقية هي بعض السمات الضرورية في الأنظمة الخطية. قام اثنان من مراكز الأبحاث التي غالبًا ما تقوم بتطوير منتجات للاستخدام في الفضاء، مركز مارشال لرحلات الفضاء، ألاباما ومركز أبحاث لويس، كليفلاند، بتطوير أجهزة تحديد المواقع الخطية التي تتميز بتحسينات في هذه السمات. تم تطوير أحد هذه الأجهزة في البداية للاستخدام في الفضاء، والآخر لمزيد من التطبيقات المرتبطة بالأرض. ومع ذلك، كلاهما لهما فوائد يقدمانها لصناعة نقل الطاقة.

احتاج المهندسون في مركز مارشال لرحلات الفضاء إلى مشغل خطي للمركبات الفضائية. سيقوم المشغل بتحريك مجموعة الفوهة للمحرك الرئيسي للمركبة الفضائية. بالاشتراك مع مشغل آخر في نفس المستوى الأفقي ولكن بزاوية 90 درجة، ستتحكم المحركات في حركات السيارة، وتدحرجها، وانحرافها. التسامح مع هذه الحركات هو ± 0.050 بوصة.

من الناحية الوظيفية، يجب على المشغل أن يوفر بدقة حركات خطية إضافية لهذه الأجسام الكبيرة، وأن يحافظ على موضعه في مواجهة الأحمال الثقيلة. كان الحل هو المحرك الخطي الكهروميكانيكي. يوفر حركة تدريجية بحد أقصى 6 بوصات. الحد الأدنى للسكتة الدماغية أقل من 0.00050 بوصة. ويمكنه حمل حمولات تصل إلى 45000 رطل.

يحول هذا المحرك الحركة الدوارة إلى حركة خطية، وهو جهاز نظيف وبسيط يمكنه استبدال المحركات الهيدروليكية في التطبيقات التي تتطلب مثل هذه الحركة القوية التي يمكن التحكم فيها. يتطلب هذا الجهاز أيضًا وقتًا قليلًا للصيانة للتنظيف والفحص، كما أنه يساعد على تقليل الوقت اللازم لتأهيل نظام الطيران.

يستخدم هذا التصميم محللًا وميزة جديدة نسبيًا، وهي ترتيب تروس مضاد لرد الفعل العكسي. يقيس المحلل الحركة الزاوية المتزايدة، التي تتحكم في الحركة الخطية المتزايدة. دقتها 6 قوس / دقيقة. تُعرف العلاقة بين الدوران والترجمة من خلال نسب التروس ودرجة الخيط.

الميزة الثانية هي ترتيب التروس المضاد لرد الفعل العكسي. إنه يضمن أن أسنان التروس على اتصال دائم في اتجاه عقارب الساعة وعكس اتجاه عقارب الساعة.

لتحقيق هذا الاتصال، يجب أن تتم محاذاة مراكز العمود بدقة. أثناء التصنيع، يتم تشكيل الأعمدة في كل مجموعة.

مكونات المحرك
يتكون المحرك الكهروميكانيكي من أربعة أقسام تجميع: 1) محركان يعملان بالتيار المستمر بقدرة 25 حصانًا، 2) مجموعة تروس، 3) مكبس خطي، و4) مبيت مصاحب. تقوم محركات التيار المستمر بتدوير مجموعة التروس، وتنقل الحركة الدورانية إلى المسمار اللولبي، والذي يترجم تلك الحركة إلى حركة خطية من خلال مكبس الإخراج. توفر المحركات عزم دوران ثابتًا يبلغ 34.6 أونصة/أمبير. يتم تشغيل المحركات عند 125 أمبير. عند المسمار، تقوم الوحدة بتطوير عزم دوران يبلغ 31000 أونصة، أو حوالي 162 رطل قدم.

يتم تثبيت محركين DC بدون فرش على لوحة التركيب. تتعامل لوحة التركيب مع نظام التروس. تسمح لوحة الضبط الصغيرة بالتشغيل الآلي أثناء التجميع، مما يسهل المحاذاة الدقيقة للأعمدة. يساعد هذا الترتيب أيضًا في القضاء على رد الفعل العكسي داخل نظام التروس.

يتم تثبيت الترس الصغير على عمود المحرك ويتم دعمه بواسطة محامل داخل المحرك. يتزاوج الترس الصغير مع مجموعة عمود التباطؤ، والتي تتضمن ترسين. يعمل عمود التباطؤ على تقليل السرعة وينقل عزم الدوران العالي إلى ترس الإخراج. كما ذكرنا سابقًا، يتم تشكيل أحد التروس الوسيطة مباشرة في العمود.

يتكون الترس الوسيط الأول من قطعتين تمكنان من إجراء تعديلات صغيرة لإزالة اللعب الدوراني في النظام.

أثناء التجميع، يتم تركيب المحرك السفلي على لوحة تثبيت المحرك، مما يؤدي إلى ربط ترس الترس الصغير بالتروس الوسيطة القابلة للتعديل الموجودة على أعمدة التباطؤ. يتم بعد ذلك تركيب المحرك العلوي باستخدام لوحة ضبط المحرك. بعد ذلك، يقوم المهندسون بتدوير أعمدة المحرك يدويًا، وتحريك التروس الوسيطة فيما يتعلق بأعمدةها لإزالة اللعب الدوراني. تتم بعد ذلك إزالة المحرك العلوي وتشكيل لوحة ضبط جديدة إلى المركز الدقيق. عملية التجميع هذه تقضي على رد الفعل العكسي.

تدعم المحامل كل عمود وسيط في كلا الطرفين. يتم ربط ترس الإخراج بعمود لولبي ملولب. يوفر العمود والجوز ومجموعة مكبس الإخراج حركات خطية. يتم منع عدم المحاذاة باستخدام محمل خطي يعمل على تثبيت مكبس الإخراج.

تشتمل مجموعات المحامل الكروية، الموجودة في نهاية القضيب وفي غراب الذيل، على ملحقات تثبيت لتوصيلها بالمحرك والمكونات الهيكلية.

خيارات
لتحقيق دورة واحدة من دوار المحلل لكل شوط مكبس، والتخلص من الحاجة إلى حساب دورات العمود، يقول مهندسو ناسا أنه يمكنهم استخدام محرك توافقي مع محلل. يجب أن يكون لمثل هذا المحرك نسبة تخفيض تسمح لدوار المحلل بالتحرك دورة واحدة لكل شوط كامل للمكبس.

يستخدم إصدار الطيران الأحدث لهذا المحرك أربعة محركات بقوة 15 حصانًا. تعمل المحركات الأصغر على تقليل الوزن وكذلك القصور الذاتي للمحرك. يبلغ ثابت عزم الدوران لهذه المحركات 16.8 أونصة/أمبير، وتعمل عند 100 أمبير و270 فولت لتوفير القوة اللازمة لتحريك حمولة تبلغ 45000 رطل.

تصميم آخر لتحديد المواقع
على الرغم من أن جهاز تحديد الموضع اللولبي ثلاثي العصابات هذا لم يتم تطويره للاستخدام في الفضاء، إلا أنه يُظهر تحسينات في الدقة والموثوقية. فهو يقلل من الوقت المستغرق لوضع الأجزاء بدقة في الآلات، ورفع المنصات أو خفضها، وحزم مربعة بدقة، والتأكد من بقاء المنصات مستوية بالنسبة لمعدات الليزر وتلسكوبات قياس الحرارة الضوئية.

قد يستخدم نظام تحديد المواقع اللولبي النموذجي تحكمًا يدويًا يحركه المركز، ويتم توجيهه على ثلاثة أو أربعة قضبان ثابتة، لتحريك اللوحة. يستخدم هذا التصميم مجموعة لولبية ثلاثية كآلية تحديد المواقع الرئيسية. إنه يدفع اللوحة إلى أو بعيدًا عن اللوحة الثابتة مع الحفاظ على الصفائح موازية لبعضها البعض.

يتكون التجميع من 27 جزءًا مصنوعًا في المتجر، وتسعة أجزاء مشتراة، مثل التروس والمحامل، و65 مسمارًا متنوعًا، ومفاتيح، وصواميل، وغسالات، وما إلى ذلك. يتم تجميع جميع المكونات على حامل التحكم ثلاثي النقاط والمحرك ذو النقطة الواحدة قوس. يتم تركيب هذه التجميعات في موضع دقيق للتحكم في القيادة على اللوحة الطرفية الأساسية للتجويف.

يعمل جهاز تحديد الموضع إما عن طريق ذراع يدوي يدوي على أحد دبابيس محرك الأقراص أو عن طريق مرفق محرك سيرفو عن بعد. تتم قراءة موضع السفر على مقياس، أو على ملحق مؤشر، أو باستخدام قراءات LED. يمكن التحكم في ضبط الموضع حتى 0.1 ملم.