System absolutnego przetwornika położenia RESOLUTE™ z pierścieniem kąta obrotu (położenia kątowego) RESA30
Właściwości
- Dostępne protokoły: BiSS®, DRIVE-CLiQ, FANUC, Mitsubishi, Panasonic, Yaskawa
- Wymiary głowicy: 36 x 16,5 x 17,2 mm
- Rozdzielczość do 32 bitów/obr. przy 36000 obr./min
- Dokładność systemu ±0,52–5,49 sekundy łukowej
- Dostępne wersje do zastosowań próżniowych, z rozszerzonym zakresem temperatury pracy i bocznym wyprowadzeniem kabli
Korzyści
- Niskoprofilowy pierścień o dużej średnicy wewnętrznej w celu łatwej instalacji
- 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
Czym jest system RESOLUTE?
RESOLUTE 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 32 bitów przy szybkości 36000 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.
Zwycięzca Queen’s Award for Enterprise 2015 w kategorii Innovation
Czym jest pierścień RESA30?
RESA30 jest jednoczęściowym pierścieniem ze stali nierdzewnej z naniesionym obwodowo kodem absolutnym. Dostępne są dwie wersje w szerokim zakresie średnic (od Ø52 mm do Ø550 mm). Pierścienie typu „A”, które charakteryzują się doskonałą dokładnością po zamontowaniu i mają stożkowy system mocowania eliminujący bicie osi obrotowej. Dostępne są też pierścienie typu „B” o niewielkiej masie i bezwładności. Oba typy pierścieni — „A” i „B” — mają dużą średnicą wewnętrzną w celu łatwej integracji. 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?
Wysoka odporność na zabrudzenia
Wiele czynników wpływa na wysoką odporność systemu przetwornika RESOLUTE na zanieczyszczenia w porównaniu do innych przetworników z technologią optyczną. W przetwornikach RESOLUTE zastosowano nowoczesny układ DSP (cyfrowy procesor sygnałowy) do analizy danych zebranych przez przetwornik obrazu opracowany specjalnie do tego zastosowania. Złożone algorytmy procesora DSP pozwalają na wyeliminowanie efektu rozproszenia światła na plamach oleju lub smaru, w wypadku których kapitulują inne przetworniki. Zmiana czasu trwania błysku diody LED punktowego źródła światła pozwala na zapewnienie najwyższej integralności sygnału przy wszystkich prędkościach przemieszczeń. Zastosowane mechanizmy redundancji wzorca kodu absolutnego pozwalają na pracę przetwornika RESOLUTE nawet w warunkach częściowego zanieczyszczenia skali.
Doskonała efektywność sterowania ruchem
Wiodące w branży parametry przetwornika RESOLUTE 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 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 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 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
- 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
W wypadku innych dostępnych protokołów nie jest wymagany żaden interfejs.
| Protokół | Opis | Arkusz danych technicznych | Zgodne produkty |
| BiSS® | Firma Renishaw zapewnia wsparcie otwartego protokołu BiSS C (jednokierunkowego) dla przetworników absolutnych. BiSS jest bardzo szybkim protokołem komunikacji szeregowej, doskonałym dla osi dynamicznych, wymagających wysokich przyspieszeń, jedwabiście płynnego sterowania szybkością, wspaniałej powtarzalności w dwóch kierunkach oraz nieustępliwej jak skała stabilności pozycjonowania. | ||
DRIVE-CLiQ | Przetwornik RESOLUTE 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. | Nd. | |
FANUC | Przetwornik RESOLUTE z interfejsem szeregowym FANUC jest dostępny do zastosowań obrotowych i liniowych. Przetwornik RESOLUTE zapewnia liczne korzyści obrabiarkom o wysokiej efektywności, które współpracują ze sterownikami FANUC. Wyższa szybkość, odporna i niezawodnie czysta komunikacja szeregowa, doskonałe parametry obróbki kształtowej oraz większa sztywność serwomechaniczna. Ponadto, bezdotykowy format eliminuje luzy wsteczne, skręcanie wału oraz inne błędy histerezy, na które są narażone tradycyjne przetworniki o budowie zamkniętej. | Nd. | |
| Mitsubishi | Przetwornik RESOLUTE z szeregowym interfejsem komunikacyjnym Mitsubishi jest dostępny w wersji obrotowej i liniowej. Przetwornik RESOLUTE jest zgodny z serwonapędami serii J4 oraz napędami MDS-D2/DH2/DM2/DJ do zastosowań obrabiarkowych. | Nd. | |
| Panasonic | Przetwornik RESOLUTE z szeregowym interfejsem komunikacyjnym Panasonic jest dostępny w wersji liniowej i obrotowej. Jest zgodny z napędami serii A5 i A6, a także pozwala na uzyskanie powtarzalnego sygnału sprzężenia zwrotnego o wysokiej rozdzielczości w celu lepszego sterowania serwonapędem i szybkością. | RESOLUTE Panasonic | Nd. |
Yaskawa | Przetwornik RESOLUTE z szeregowym interfejsem komunikacyjnym Yaskawa jest dostępny w wersji obrotowej i liniowej; jest zgodny ze wzmacniaczami SERVOPACK typu Sigma-5 i Sigma-7. | Nd. |
Dane techniczne
Wzorzec pomiarowy | Dostępne są pierścienie jednoczęściowe, niskoprofilowe ze stali nierdzewnej z kodem 303/304, standardowe typu „A” o stożkowej średnicy wewnętrznej lub pierścienie typu „B” o niskiej bezwładności |
Wymiary głowicy (dł. x szer. x wys.) | 36 mm x 16,5 mm x 17,2 mm |
Podziałka skali | Nominalna 30 μm |
Średnica zewnętrzna pierścienia | od 52 mm do 550 mm |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej w temp. 20°C | 15,5 ±0,5 μm/m/°C |
Dokładność systemu* | od ±5,49 do ±0,52 sekundy łukowej (zależnie od średnicy pierścienia) |
Szybkość maksymalna | (Szczegółowe informacje można znaleźć w arkuszu danych technicznych) 36000 obr./min (na pierścieniu 52 mm) |
Protokoły† | BiSS C, DRIVE-CLiQ**, FANUC, Mitsubishi, Panasonic i Yaskawa |
Rozdzielczości | BiSS C: 18-bitowy, 26-bitowy i 32-bitowy FANUC: 23-bitowy i 27-bitowy Mitsubishi 2-przewodowy: 23-bitowy Mitsubishi 4-przewodowy: 23-bitowy i 27-bitowy DRIVE-CLiQ**: 26-bitowy i 29-bitowy Yaskawa (serwosilniki obrotowe): 24-bitowy Yaskawa (sterowanie w pętli zamkniętej): 23-bitowy, 26-bitowy i 30-bitowy |
Błąd cykliczny (SDE) | ±40 nm |
Podłączenia elektryczne | Kable o długościach do 20 m, ze złączami typu D (9- lub 15-stykowe), luźny przewód połączeniowy, złącze zgodne ze standardem FANUC, LEMO i M12 |
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.
* Dokładność systemu to błąd podziałki plus błąd cykliczny (SDE). Dokładność podziałki to maksymalna różnica pomiędzy kątem zmierzonym przez pojedynczą głowicę, a rzeczywistym obrotem przetwornika (wskazaniem na skali). Nie są uwzględniane zakłócenia takie jak niewspółśrodkowość.
†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
-
Data sheet: RESA absolute angle encoder [en]
-
Data sheet: RESOLUTE™ Absolute optical encoder with Mitsubishi serial communications [en]
-
Data sheet: RESOLUTE™ absolute optical encoder with Siemens DRIVE-CLiQ serial communications [en]
-
Data sheet: RESOLUTE™ absolute optical encoder with BiSS serial communications [en]
-
Data sheet: RESOLUTE™ absolute optical encoder with FANUC serial communications [en]
-
Data sheet: RESOLUTE™ absolute optical encoder with Yaskawa serial communications [en]
Instrukcje instalacji
Publikacje
Analizy przypadków
Rysunki techniczne
- 3D model: RESOLUTE™ absolute optical encoder (Side cable outlet) [gen]
- 3D model: RESOLUTE™ absolute optical encoder [gen]
- 3D model: RESx 52 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 57 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 75 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 100 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 103 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 104 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 150 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 200 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 206 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 209 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 229 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 255 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 300 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 350 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 413 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 417 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 489 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 550 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 52 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 75 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 100 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 115 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 150 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 165 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 200 mm B section ring [gen]
Działanie systemu
RESOLUTE komunikuje się dwukierunkowo w czystym formacie szeregowym, korzystając z przemysłowych protokołów, przy czym dostępne są zarówno wersje „firmowe”, jak i otwarte.
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 25 000 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.