Omiń nawigację

System absolutnego przetwornika położenia RESOLUTE™ FS z pierścieniem kąta obrotu (położenia kątowego) REXA30

Właściwości

  • Dostępne protokoły: DRIVE-CLiQ
  • Wymiary głowicy: 36 x 16,5 x 17,2 mm
  • Rozdzielczość do 29 bitów/obr. przy 7500 obr./min
  • Zainstalowana dokładność do ±1 sekundy łukowej
  • Certyfikat zgodnie z normami:
    ISO 13849:2015 PLd
    IEC 61508:2010 SIL2
    IEC 61800-5-2:2007 SIL2

Korzyści

  • Pierścień o dużym przekroju poprzecznym
  • Doskonała efektywność sterowania ruchem
  • Wyjątkowo wysoka odporność na zanieczyszczenia
  • Szerokie tolerancje ustawień
  • Wartość średniokwadratowa (RMS) szumu (rozstrojenia) poniżej 10 nm w celu poprawienia stabilności pozycjonowania
  • Błąd cykliczny wynoszący ±40 nm zapewniający płynne sterowanie szybkością
Przezroczysty pasek do banerów na witryny internetowe

Czym jest system RESOLUTE FS?

RESOLUTE FS (z funkcją bezpieczeństwa) to system absolutnego przetwornika optycznego o dużej rozdzielczości, który charakteryzuje się wspaniałą odpornością na zabrudzenia i ma imponujące parametry techniczne. Otwiera on nowe możliwości w dziedzinie położeniowego sprzężenia zwrotnego. Jest pierwszym na świecie optycznym absolutnym przetwornikiem oferującym rozdzielczość 29 bitów przy szybkości 7500 obr./min. Jego bardzo niski błąd cykliczny (SDE) oraz szum (rozstrojenie) sprawiają, że jest to system przetwornika położenia kątowego lepszy od innych przetworników tej klasy. Ma certyfikat SIL2 i PLd, dzięki czemu można go używać w zastosowaniach związanych z funkcjami bezpieczeństwa.

Nagroda Queen's Award for Enterprise: Innovation 2015

 

Absolutny przetwornik położenia RESOLUTE z podziałką 30 µm, zwycięzca Queen’s Award for Enterprise 2015 w kategorii Innovation

Czym jest pierścień REXA30?

REXA30 jest jednoczęściowym pierścieniem ze stali nierdzewnej z naniesioną obwodowo absolutną podziałką 30 µm. Jego grubszy przekrój poprzeczny minimalizuje wszystkie błędy instalacji oprócz niewspółśrodkowości, którą można łatwo skorygować, stosując dwie głowice RESOLUTE. Uzyskuje się w ten sposób całkowitą dokładność zainstalowaną równą ±1 sekundy łukowej, brak luzów sprzęgania oraz wyjątkową powtarzalność.
Pierśœcienie REXA30 są dostŸępne w szerokim zakresie śœrednic (od Ø52 mm do Ø417 mm), zaś ich duża średnica wewnętrzna ułatwia integrację. Bezdotykowy format eliminuje luzy wsteczne, skręcanie wału oraz inne mechaniczne błędy histerezy, na które są narażone tradycyjne przetworniki o budowie zamkniętej.

Dlaczego wybiera się ten system przetwornika?

Certyfikat bezpiecznej pracy

RESOLUTE FS to system absolutnego optycznego przetwornika położenia z certyfikatami zgodności z następującymi normami bezpieczeństwa pracy:

ISO 13849:2015 PLd
IEC 61508:2010 SIL2
IEC 61800-5-2:2007 SIL2

Niektóre funkcje bezpieczeństwa maszyn, jak np. bezpiecznie ograniczona prędkość (SLS), wymagają zastosowania sygnału sprzężenia zwrotnego z przetwornika położenia, który musi być bezpieczny funkcjonalnie. Wykorzystanie systemu przetwornika położenia, który ma już certyfikat pozwalający na użycie w tych zastosowaniach, w znaczący sposób ułatwia proces certyfikacji całej maszyny. Dzięki zastosowaniu tych zaawansowanych funkcji bezpieczeństwa maszyn producenci mogą wytwarzać bezpieczniejsze maszyny o bardziej zaawansowanych funkcjach, które pozwalają na skrócenie czasu przygotowania do pracy i przestoju maszyny.

Doskonała efektywność sterowania ruchem

Wiodące w branży parametry przetwornika RESOLUTE FS są wynikiem wyrafinowanej, niezawodnej oraz innowacyjnej zasady działania. W systemie zastosowano format skali w postaci jednego toru niepowtarzalnego „kodu kreskowego” o podziałce nominalnej 30 µm. Dzięki zaawansowanej konstrukcji układu optycznego głowica RESOLUTE FS odczytuje prawie natychmiastowy obraz tej skali, który — po przeanalizowaniu — pozwala na zidentyfikowanie unikatowej pozycji przy prędkości do 100 m/s. System pozwala na wyznaczenie pozycji z rozdzielczością 1 nanometra (1 miliardowa część metra) przy znacząco niskim poziomie szumu (rozstrojenie średniokwadratowe do 10 nm) oraz błędzie SDE (błąd cykliczny, błąd okresu podziałki skali) równym ±40 nm. Gwarantuje to wysoki poziom ufności sygnału sprzężenia zwrotnego przetwornika, co zapewnia lepszą kontrolę skanowania i prędkości oraz nieustępliwą jak skała stabilność pozycjonowania.

Szerokie tolerancje ustawień

RESOLUTE FS nie opiera się na konwencjonalnej technice wykorzystującej dwa tory obok siebie (jeden przyrostowy, jeden absolutny), które z natury powodują problemy związane z rozstrojeniem uzgodnienia fazy, kiedy występują małe braki zestrojenia kątowego. Natomiast ten absolutny przetwornik położenia cechuje jeden tor, absolutna skala optyczna, połączenie zarówno bezwzględnego położenia i informacji na temat fazy w jeden pojedynczy kod. Technologia ta zapewnia RESOLUTE FS znacznie szersze tolerancje ustawiania (odchylenie w poziomie ±0,5°) dla szybkiej i łatwej instalacji oraz znakomitej długoterminowej niezawodności, nawet jeżeli z upływem czasu nastąpi osiadanie lub przesuwanie osi przemieszczeń. Aby wspomóc instalację i diagnostykę, na głowicy znajduje się zintegrowany układ konfiguracyjny z diodami LED.

Opcje interfejsu 

Interfejs DRIVE-CLiQ

  • Interfejs DRIVE-CLiQ do użytku z absolutnym optycznym przetwornikiem położenia RESOLUTE Wymagany w wypadku protokołu DRIVE-CLiQ
  • Dostępny także z dwoma wejściami głowic do systemów kąta obrotu o wysokiej dokładności
  • Wyświetla alarmy dotyczące komunikacji
  • Powielenie funkcji diody LED głowicy

Protokół

ProtokółOpisArkusz danych technicznychZgodne produkty

DRIVE-CLiQ

Przetwornik RESOLUTE FS z interfejsem DRIVE-CLiQ firmy Siemens jest dostępny do zastosowań obrotowych i liniowych. DRIVE-CLiQ to innowacyjny, rozbudowany interfejs komunikacyjny do łączenia przetwornika z systemami pomiarów bezpośrednich z elementami napędów SINUMERIK i SINAMICS.

RESOLUTE FS DRIVE-CLiQ

 

Nd.

Dane techniczne

Wzorzec pomiarowy

Jednoczęściowy pierścień ze stali nierdzewnej z naniesioną podziałką absolutną o bardzo wysokiej dokładności

Wymiary głowicy (dł. x szer. x wys.)

36 mm x 16,5 mm x 17,2 mm

Podziałka skali

Nominalna 30 μm

Współczynnik rozszerzalności cieplnej w temp. 20°C15,5 ±0,5 μm/m/°C

Średnica zewnętrzna pierścienia

od 52 mm do 417 mm

Całkowita dokładność zainstalowana

(średnica ≥100 mm) ±1 sekunda łukowa

(średnica 75 mm) ±1,5 sekundy łukowej

(średnica ≤57 mm) ±2 sekundy łukowe

Szybkość maksymalna

(Szczegółowe informacje można znaleźć w arkuszu danych technicznych)

7500 obr./min (na pierścieniu 52 mm)

Protokoły†

DRIVE-CLiQ**

Rozdzielczości

DRIVE-CLiQ**: 26-bitowy i 29-bitowy

Błąd cykliczny (SDE)

±40 nm

Podłączenia elektryczne

Kabel o długości do 9 m i złącze M12 do interfejsu DRIVE-CLiQ

Zasilanie

5 V ±10%, 250 mA przy 5 V (z zakończeniem)

Drgania (podczas pracy)

maks. 300 m/s2 przy 55 Hz do 2000 Hz

Wstrząsy (podczas spoczynku)

1000 m/s2, 6 ms, ½ sinusoidy

Temperatura pracy

od 0 °C do +80 °C

Stopień ochrony

IP64

Szczegółowe informacje można znaleźć w arkuszu danych technicznych.

Inne protokoły są dodawane na bieżąco.

**Dane techniczne DRIVE-CLiQ można znaleźć w arkuszu danych technicznych RESOLUTE DRIVE-CLiQ.

Pliki do pobrania

Arkusze danych technicznych

Instrukcja instalacji oraz podręcznik bezpieczeństwa

Publikacje

Rysunki techniczne

Działanie systemu

RESOLUTE komunikuje się dwukierunkowo w czystym formacie szeregowym, korzystając z przemysłowych protokołów, przy czym dostępne są zarówno wersje „firmowe”, jak i otwarte. 

Schemat układu optycznego przetwornika RESOLUTE™ z opisem

Proces zaczyna się...

Sterownik rozpoczyna działanie, wysyłając komunikat żądania do głowicy, wydając polecenie zebrania danych aktualnego położenia absolutnego na skali liniowej lub kątowej. Głowica odpowiada, wyzwala błysk diody LED o wysokiej mocy w celu oświetlenia skali. Czas trwania błysku wynosi 100 ns w celu zminimalizowania rozmazania obrazu na osiach ruchomych. Ważny aspekt — synchronizacja czasowa błysku — jest sterowana w ciągu kilku nanosekund w celu zachowania relacji między pozycją żądaną i zgłoszoną. Jest to jedna z podstawowych cech, które powodują, że przetwornik RESOLUTE doskonale nadaje się do zastosowań o bardzo wysokich parametrach przemieszczeń. 

 

 

Skala z jednym torem

Skalą jest jeden tor z naniesionymi kontrastowymi liniami pełnej szerokości o okresie nominalnym 30 µm. Brak równoległych torów zapewnia odporność na błędy odchylenia w poziomie oraz o wiele większą tolerancję poprzeczną w pozycji głowicy.

Przechwytywanie obrazu

Obraz skali jest pobierany na przetwornik obrazu — specjalnie opracowany do serii RESOLUTE — przez soczewkę asferyczną, która minimalizuje zniekształcenia. Układ optyczny, ze składanym torem oświetlenia i bezpośrednim obrazowaniem, ma niewielkie wymiary i jest stabilny, zapewniając w ten sposób jakość ważną w uzyskaniu doskonałych parametrów pomiarowych.

Dekodowanie i analiza danych

Przechwycony przez detektor obraz jest przekazywany przez przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC) do wydajnego procesora sygnałowego DSP. Na podstawie dedykowanych algorytmów uzyskuje się rzeczywiste absolutne, choć względnie zgrubne położenie na podstawie kodu naniesionego na skalę. Proces jest kontrolowany, a poprawki są wprowadzane przez kolejne algorytmy procesora sygnałowego DSP, które wykorzystują redundancję i celowe ograniczenia w kodzie skali. W międzyczasie inne procedury obliczają dokładne położenie z wysoką rozdzielczością, które jest kolejno łączone ze zgrubnym położeniem w celu zapewnienia rzeczywiście absolutnego położenia z wysoką rozdzielczością.

Kontrole końcowe i wyprowadzenie danych

Po końcowej kontroli błędów te informacje są przesyłane za pomocą właściwego protokołu do sterownika jako „czyste” słowo szeregowe reprezentujące położenie z dokładnością do 1 nm. Funkcja cyklicznej kontroli nadmiarowej (CRC) jest dodatkowym zabezpieczeniem przed zakłóceniami elektrycznymi. Cały proces trwa tylko kilka mikrosekund i można go powtarzać do 25000 razy w ciągu sekundy. Dzięki różnorodnym technikom, łącznie z dopasowaniem czasu trwania błysku światła do prędkości osi, te parametry można osiągać przy prędkości do 100 m/s, przy — co jest najważniejsze — zachowaniu wyjątkowo niskiego szumu (rozstrojenia) przy niższych prędkościach roboczych.

Zaś w wyniku uzyskujemy...

Przetwornik położenia dzięki szerokim tolerancjom instalacyjnym: Głowica RESOLUTE charakteryzuje się tolerancją na odchylenie z poziomie, w pionie i przechył równą ±0,5° oraz doskonałą tolerancję wysokości przesuwu równą ±150 µm. Doskonałe parametry układu optycznego i zaawansowane procedury korekcji błędów zapewniają wysoką odporność na zanieczyszczenia toru optycznego, zarówno przez ciała stałe, jak i smugi oleju i smaru. A to wszystko przy zachowaniu rozdzielczości 1 nm przy prędkości 100 m/s: przetwornik RESOLUTE to rozwiązanie do pomiarów położenia absolutnego w najcięższych warunkach.