Omiń nawigację

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

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 8500 obr./min
  • Zainstalowana dokładność do ±1 sekundy łukowej
  • Dostępne wersje do zastosowań próżniowych, z rozszerzonym zakresem temperatury pracy i bocznym wyprowadzeniem kabli

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?

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.

Nagroda Queen's Award for Enterprise: Innovation 2015

 

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?

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-CLiQInterfejs DRIVE-CLiQ do użytku z absolutnym optycznym przetwornikiem położenia RESOLUTE
  • 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.

ProtokółOpisArkusz danych technicznychZgodne 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.
RESOLUTE z protokołem BiSS jest dostępny zarówno w wersjach przetwornika położenia liniowego, jak i kąta obrotu (położenia kątowego), zgodnych z szeroką gamą sterowników przemysłowych, napędów, urządzeń DRO oraz kart liczników dla komputerów PC.

RESOLUTE BiSS

Strona produktów zgodnych z protokołem BiSS

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.

RESOLUTE DRIVE-CLiQ

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.

RESOLUTE FANUC

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.

RESOLUTE Mitsubishi

Nd.
PanasonicPrzetwornik 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 PanasonicNd.

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.

RESOLUTE Yaskawa

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 (z 2 głowicami)

(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)

8500 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.

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

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 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.