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?
Szybkie rozwiązywanie problemów i serwisowanie
Zaawansowane narzędzie diagnostyczne Advanced Diagnostic Tool zapewnia kompleksową obsługę sygnału sprzężenia zwrotnego. Można go użyć do pomocy podczas wymagających instalacji oraz przy diagnozowaniu usterek systemu. Umożliwia:
- Zdalne wykonywanie funkcji kalibracji
- Optymalizację sygnału na całej długości osi
- Wskazanie pochylenia głowicy
- Wskaźniki znaczników odniesienia i krańcowych
- Zapewnia wyjścia odczytu cyfrowego DRO i krzywe Lissajous.
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.
Opcjonalne zaawansowane narzędzie diagnostyczne Advanced Diagnostic Tool ADTi-100
System przetwornika położenia ATOM DX jest zgodny z zaawansowanym narzędziem diagnostycznym Advanced Diagnostic Tool ADTi-100 i oprogramowaniem ADT View. Zapewniają one pełne dane sprzężenia zwrotnego z przetwornika w czasie rzeczywistym, ułatwiając diagnostykę i obsługę bardziej wymagających instalacji. Intuicyjny interfejs oprogramowania umożliwia:
- Zdalne wykonywanie kalibracji
- Optymalizację sygnału na całej długości osi
- Wskazanie znacznika odniesienia
- Cyfrowy odczyt położenia przetwornika (względem liniału)
- Monitorowanie prędkości na wykresie czasowym
- Eksportowanie i zapisywanie danych
| 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
Podręcznik użytkownika
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.