Оптические энкодеры: часто задаваемые вопросы

Какие растворители можно использовать для чистки шкал и считывающих головок?

Рекомендуемые очищающие растворители зависят от конкретной используемой системы и подробно описаны в руководствах по монтажу систем.

Можно ли снимать самоклеящуюся ленточную шкалу и повторно использовать ее?

Нет. После снятия шкалы самоклеящаяся основа уже не будет действовать. Кроме того, при снятии шкала может быть повреждена или это может повлиять на точность измерений.

Какая разводка контактов на соединителях считывающих головок компании Renishaw?

По возможности компания Renishaw использует стандартизированную разводку контактов для обычных 15-контактных разъемов типа «D», применяемых на аналоговых и цифровых считывающих головках и интерфейсах. Кроме того, по возможности в соединителях других типов используется стандартизованная в промышленности разводка контактов. Все разводки контактов для энкодерных систем компании Renishaw можно найти в руководствах по монтажу систем.

Используются ли на энкодерах компании Renishaw разъемы-штекеры (штекер) или разъемы-гнезда (розетка)?

По общему правилу разъемы-штекеры используются в тех случаях, когда инкрементальные сигналы выходят из энкодера, а разъемы-гнезда используются в тех случаях, когда инкрементальные сигналы принимаются от энкодера (например, сигнал на промежуточный интерфейс). Подробное описание типов разъемов, а также то, являются ли они штыревой или розеточной частью соединителя, приведено в руководствах по монтажу систем.

Почему существует различие между теоретической скоростью и максимально достижимой скоростью для цифровых энкодерных систем с синхронизированными выходными сигналами?

Для систем с синхронизированными выходными сигналами компания Renishaw устанавливает параметр тактовой частоты в качестве рекомендуемой частоты считывания показаний принимающего электронного оборудования. Это значение больше, чем фактическая частота синхронизированного выходного сигнала энкодера, поскольку добавлен коэффициент безопасности. Данный коэффициент безопасности учитывает допуски генератора синхросигналов, искажения линейного привода, искажения в кабеле и линейном приемнике, циклическую погрешность (ошибки подразбиения) и дрожание, которые все вместе способствуют тому, что минимальное разделение фронта инкрементального сигнала меньше, чем рассчитанное для теоретически совершенной системы.

Например, интерфейс 20 МГц Ti TONiC™ имеет фактическую частоту синхронизированного выходного сигнала 15 МГц, что в результате обеспечивает максимальную скорость 1,35 м/с для энкодера с разрешением 0,1 мкм. Теоретическая максимальная скорость для данной системы была бы 1,5 м/с, хотя по указанным выше причинам это было бы невозможным.

Ширина полосы аналогового сигнала также ограничивает максимальную скорость до верхнего предела, независимо от синхронизированного выходного сигнала энкодера. В случае системы TONiC этот предел равен 10 м/с.

Каким образом я могу узнать, правильно ли функционирует энкодер?

Энкодер имеет встроенный индикатор настройки на считывающей головке и / или на интерфейсе. Данный индикатор показывает, подается ли питание на считывающую головку, а также качество настройки энкодера. Более подробные сведения о конкретных системах можно найти в руководствах по монтажу.

Каким образом наружный и внутренний экраны кабеля считывающей головки должны быть подключены к кабелю-удлинителю с одним экраном?

Внутренний экран кабеля считывающей головки должен быть подключен к линии 0 В в промежуточном соединителе, а наружный экран кабеля считывающей головки должен быть подключен через (металлический/токопроводящий) корпус соединителя к экрану на кабеле-удлинителе, как показано на схеме ниже. Примечание. Наружный экран кабеля должен быть непрерывным от корпуса считывающей головки, вокруг соединителя и до электронного оборудования заказчика.

1. Встроен в считывающую головку

2. Внутренний экран

3. Внешний экран

4. Разъём

5. Удлинитель с одним экраном

6. Приемная электроника

7. Выходные сигналы

Какой срок службы при изгибе имеет кабель считывающей головки?

Срок службы при изгибе для всех типов кабелей считывающей головки по результатам испытаниям составляет > 20 x 10⁶ циклов.
В зависимости от диаметра кабеля срок службы кабеля при изгибе испытывается для радиуса изгиба 20 или 50 мм. См. руководство по монтажу соответствующей энкодерной системы.

Пригодны ли кабели считывающей головки компании Renishaw для применения в робототехнике, где требуется, чтобы кабели сгибались?

Если не превышается минимальный радиус изгиба кабеля считывающей головки (см. соответствующий проспект с техническими данными), то минимальный срок службы при изгибе равен 20 000 000 операций. Однако кабель не предназначен для применения в ситуациях, когда кабель проворачивается (скручивается) вдоль своей длины. Не рекомендуется скручивать или сгибать кабели считывающей головки для условий сверхвысокого вакуума (UHV), поскольку это может повредить кабель.

Что такое «параметр синхронизированного выходного сигнала» и как выбрать правильную тактовую частоту?

«Параметр синхронизированного выходного сигнала» следует использовать в тех случаях, когда требуется ограничить максимальную частоту выходного сигнала, который может подавать энкодер. Без ограничения частоты выходного сигнала может произойти ошибка счета в принимающем электронном оборудовании, если превышена максимальная частота входного сигнала. Это особенно важно, если энкодер стационарный (или перемещается очень медленно) и когда возможно добиться быстрых изменений состояния выходного сигнала. Частоту синхронизированного выходного сигнала следует выбирать так, чтобы она равнялась или была меньше максимальной частоты входного сигнала принимающего электронного оборудования. Следует отметить, что выбор частоты синхронизированного сигнала, которая будет намного меньше частоты входного сигнала, приведет к уменьшению максимальной скорости энкодера.

Какова максимальная длина кабеля-удлинителя, при которой не происходит искажения сигнала?

Подробные сведения о длине кабеля-удлинителя для конкретных систем приведены в руководствах по монтажу.

Какая средняя наработка на отказ (MTBF) у оптических энкодеров компании Renishaw?

Пример расчета надежности считывающей головки RGH24/RGH25 см. ниже:

MTBF (M) = pt / n

Где:

p — количество установленных считывающих головок;

t — средняя продолжительность эксплуатации;

n — общее количество соответствующих отказов.

Согласно нашим отчетам (ежегодным производственным показателям и данным об отказах) средняя наработка на отказ считывающей головки при непрерывной эксплуатации составляет 2,013 года.

Практический пример: если у клиента 28 трехосевых машин, то количество установленных считывающих головок (p) равно 84. Средний интервал (t) между любыми отказами считывающей головки (т. е. n = 1) можно вычислить, изменив формулу MTBF:

t = Mn / p = (2,013 года * 1) / 84 = ок. 24 лет

Следовательно, при общем количестве считывающих головок (работающих 24 часа в день) равном 84 данный клиент может ожидать, что единичный отказ считывающей головки будет происходить приблизительно каждые 24 года.

Данная информация не является гарантией качества изделия и не представляет собой условие гарантии.

Относительно данных MTBF по другим сериям энкодеров компании Renishaw просим обращаться в в ближайшее представительство компании Renishaw.

Почему компания Renishaw рекомендует профиль посадочной поверхности втулки для монтажа на клей?

Рекомендуемый профиль позволяет клею адаптироваться к более широкому диапазону температур. Кроме того, он обеспечивает точную посадку диска на монтажную поверхность втулки.

Должен ли я калибровать энкодерную систему компании Renishaw?

Для оптимизации характеристик следует откалибровать ATOM™, TONiC™, VIONiC™ и QUANTiC™.

Что оказывает влияние на выбор шага (периода) инкрементальной шкалы?

Для инкрементальных оптических энкодерных систем компании Renishaw предлагаются шкалы с шагом 20 мкм или 40 мкм в зависимости от конкретной системы. (Как правило, больший шаг шкалы позволяет увеличить допуски при монтаже и обеспечить более высокие скорости, а меньший шаг шкалы обеспечивает более высокое разрешение и более низкую ошибку подразбиения (SDE)).

В чем заключается различие между точностью градуировки, точностью системы и установленной точностью в случае угловых энкодеров?

Точность градуировки – это точность, с которой деления шкалы нанесены на кольцо во время изготовления.

Точность системы – это точность градуировки плюс циклическая погрешность (ошибка подразбиения, SDE) считывающей головки.

Установленная точность – это точность, которую заказчик ожидает получить от энкодера после установки на рабочую ось. Это включает в себя точность системы, однако на установленную точность также влияет ряд факторов, главным образом эксцентриситет кольца и диска.

Для небольших колец и дисков на установленную точность больше всего влияет эксцентриситет. В зависимости от системы указывается или точность системы, или установленная точность, хотя во всех сертификатах калибровки колец показан график типичной установленной точности при условии монтажа в соответствии с рекомендациями, подробно описанными в руководствах по монтажу. Для получения рекомендаций по применению просим обращаться в ближайшее представительство компании Renishaw.

Выпускает ли компания Renishaw какие-либо инкрементальные энкодерные системы, которые работают со шкалами с мелким шагом?

Компания Renishaw выпускает инкрементальные энкодеры со шкалами с шагом 20 мкм или 40 мкм. Несмотря на то, что выпускаются энкодерные системы со шкалами с меньшим шагом, из этого не обязательно следует, что данные системы обеспечивают более высокую общую эффективность системы. Системы со шкалами с меньшим шагом могут быть более сложными в настройке, могут иметь ограничения по скорости и невысокую степень невосприимчивости к загрязнениям. Кроме того, эффективная технология обработки инкрементальных сигналов обеспечивает многим энкодерным системам компании Renishaw точность и циклическую погрешность (ошибку подразбиения, SDE), которые сопоставимы с этими параметрами у систем со шкалами с меньшим шагом.

Какую шкалу использовать для измерений на дуге?

Для измерений на дуге рекомендуется использовать шкалы энкодеров семейства RKL. Тонкие и весьма гибкие шкалы RKL, в отличие от ленточных шкал других типов, легко устанавливаются на дуге и обеспечивают максимальную точность.

Какую считывающую головку использовать для измерений на дуге?

Для абсолютных измерений на дуге используйте линейную считывающую головку RESOLUTE, совместимую со шкалами энкодеров RKLA.
Для инкрементальных измерений на дуге можно использовать совместимую с дугой считывающую головку QUANTiC, VIONiC или TONiC, а также линейную считывающую головку ATOM* или ATOM DX*. Выбор считывающей головки определяется требованиями конкретной задачи.

* Только шкала RKLF40-S

Какую посадочную поверхность можно использовать для измерений на дуге?

При помощи шкал энкодеров RKL можно измерять дугу на посадочных поверхностях из любых металлов с коэффициентом теплового расширения в пределах от 8 до 24 ppm/^oC, например алюминия, стали или титана. По поводу других материалов проконсультируйтесь у местного представителя Renishaw.

Соответствуют ли оптические энкодеры компании Renishaw требованиям RoHS?

Да, см. веб-станицу «Сертификаты соответствия».

Используются ли в оптических энкодерах и шкалах компании Renishaw минералы из конфликтных регионов?

См. веб-станицу «Сертификаты соответствия».

Соответствуют ли оптические энкодеры и шкалы компании Renishaw требованиям законодательства ЕС (декларации о соответствии нормам ЕС)?

Да, см. веб-станицу «Сертификаты соответствия».

Какие преимущества имеют абсолютные энкодеры по сравнению с инкрементальными?

Основной причиной, по которой при выборе отдают предпочтение абсолютным, а не инкрементальным энкодерам, является соображение, касающееся цикла запуска машины. Ось с установленным инкрементальным энкодером, как правило, должна совершить перемещения, чтобы определить местоположения контрольной метки и установить базовую точку или нулевое положение. Абсолютные энкодеры компании Renishaw определяют точное положение сразу же при включении без необходимости перемещения оси. Определение местоположения контрольных меток может создавать реальную проблему для многоосевых машин, особенно если оси не взаимно перпендикулярны или если нагрузка изменяющаяся или нестабильная.

Во многих случаях абсолютные энкодеры устраняют необходимость в отдельной энкодерной системе для переключения электродвигателя. Поскольку нет необходимости в перемещении для определения абсолютного положения, один и тот же энкодер может быть использован для обратной связи по перемещению и для переключения электродвигателя.

Наконец, абсолютные энкодеры компании Renishaw устраняют компромисс между скоростью и разрешением, который часто ограничивает эффективность инкрементальных осей. Данные положения предоставляются по запросу, что устраняет необходимость в очень широкой полосе пропускания, необходимой для передачи инкрементальных сигналов с высоким разрешением на быстро перемещающиеся оси. Например, система RESOLUTE способна обеспечить сигнал обратной связи с разрешением 1 нм по осям, которые перемещаются со скоростью до 100 м/с. Чтобы достичь этого с инкрементальным энкодером, требуется полоса пропускания 100 ГГц!

Поддерживает ли энкодерная система RESOLUTE протокол SSI?

Система RESOLUTE не поддерживает протокол SSI. SSI – это очень простой протокол последовательной передачи данных, который не поддерживает проверку целостности данных. Вместо этого система RESOLUTE выпускается с поддержкой аналогичного протокола однонаправленной передачи данных под названием BiSS® C Unidirectional. Это практически такой же простой протокол, однако он имеет дополнительную функцию сообщения об ошибках и отправки предупредительной информации, а также предотвращает риск неконтролируемого перемещения осей путем защиты данных положения от повреждений с помощью циклического избыточного кода (Cyclic Redundancy Check, CRC).

В чем различие между сериями энкодеров VIONiC и TONiC?

Ниже приведены основные отличительные особенности сверхкомпактных инкрементальных изделий компании Renishaw:

Выпускает ли компания Renishaw какие-либо инкрементальные энкодерные системы, которые работают со шкалами с мелким шагом?

Компания Renishaw выпускает инкрементальные энкодеры со шкалами с шагом 20 мкм или 40 мкм. Несмотря на то, что выпускаются энкодерные системы со шкалами с меньшим шагом, из этого не обязательно следует, что данные системы обеспечивают более высокую общую эффективность системы. Системы со шкалами с меньшим шагом могут быть более сложными в настройке, могут иметь ограничения по скорости и невысокую степень невосприимчивости к загрязнениям. Кроме того, эффективная технология обработки инкрементальных сигналов обеспечивает многим энкодерным системам компании Renishaw точность и циклическую погрешность (ошибку подразбиения, SDE), которые сопоставимы с этими параметрами у систем со шкалами с меньшим шагом.

Какие функции выполняют CAL и AGC?

CAL относится к процедуре калибровки системы, важной операции, которая завершает настройку считывающей головки, оптимизируя инкрементальные сигналы и сигналы контрольных точек. Калибровочные настройки сохраняются в локальной памяти, поэтому оптимальная производительность достигается сразу же после включения питания. Для различных интерфейсов предусмотрены разные процедуры калибровки.

В различные высокоэффективные инкрементальные энкодеры компании Renishaw встроены серводвигатели постоянного тока, выполняющие роль контура управления, который обеспечивает направление среднего отраженного света на фотодетектор, контролируя управляющий ток источника света энкодеров. Серводвигатель постоянного тока эффективно устраняет последствия изменения температуры, некоторых форм загрязнения шкалы, изменения коэффициента отражения шкалы и старения инфракрасного светодиода.

Система автоматической регулировки усиления (AGC) является контуром управления, который измеряет переменную составляющую тока сигналов инкрементальных энкодеров и корректирует мишень для серводвигателя постоянного тока. Данная система может быть использована для компенсации механических воздействий, которые влияют на динамические характеристики считывающей головки, например смазки или отпечатков пальцев на шкале. Ее можно эффективно использовать для поддержания устойчивой амплитуды выходного сигнала на уровне 1 Vpp. При необходимости функцию автоматической регулировки усиления (AGC) можно отключить.

Во всех случаях максимальная эффективность работы (т. е. наиболее широкий динамический диапазон данных систем) может быть достигнута путем оптимизации монтажа энкодерной системы.
Опции CAL и AGC предусмотрены в системах QUANTiC, VIONiC, TONiC и ATOM.

Какова задержка (время) определения положения у сигналов инкрементальных энкодеров?

Время задержки в инкрементальной энкодерной системе зависит от многих факторов, в том числе от типа выходного сигнала, оптического координатного стола, аналоговых и цифровых электронных координатных столов, линейного электропривода/приемника, схемы прокладки кабелей и их длины. Данные цифры известны, однако их трудно подтвердить документами, поэтому для получения точных рекомендаций по применению просим обращаться в ближайшее представительство компании Renishaw.

Для выполнения каких задач рекомендуется использовать серию EVOLUTE?

Абсолютные энкодеры серии EVOLUTE имеют расширенные допуски на монтаж, что позволяет быстро и просто выполнять установку, не требуя тонкой настройки. Такие характеристики делают энкодеры EVOLUTE очень удобными при решении задач, связанных с крупносерийным производством, где время, затрачиваемое на производство оборудования, является критическим фактором: время, сэкономленное при установке компонентов обеспечивает сокращение времени наладки при производстве и, в итоге, более высокую прибыльность.

Какие протоколы поддерживаются серией EVOLUTE?

Энкодеры EVOLUTE поддерживают протоколы последовательной связи BiSS C, Mitsubishi (серия сервоприводов J4 и приводы MDS-D2/DH2/DM2/DJ для станков) и Yaskawa (модули SERVOPACK серии Sigma-5 и Sigma-7).

Какие шкалы предлагаются для энкодеров QUANTiC?

Считывающая головка QUANTiC совместима с ленточной шкалой из нержавеющей стали RTLC40-S с оптическими нулевыми метками IN-TRAC с двухсторонней повторяемостью, системой направляющих FASTRACK™ RTLC40 и поворотными (угловыми) кольцами RESM40.

Для выполнения каких задач рекомендуется использовать серию QUANTiC?

Энкодер QUANTiC обладает исключительно широкими допусками при установке, сохраняя при этом сверхкомпактный размер и превосходные метрологические характеристики – все это делает этот энкодер очень привлекательным для производителей и компанией, занимающихся системной интеграцией. Главными адресатами энкодеров QUANTIC являются производители столов, которым необходима система, предусматривающая удобный монтаж, с возможностью точного расчета траектории, чтобы обеспечить снижение времени, затрачиваемого на установку, и увеличение производительности. Другие области применения включают многоосевые системы, производство полупроводников и решение задач в случае длинных осей.

Какие преимущества имеет средство расширенной диагностики (ADT)?

Серия QUANTiC совместима с инструментом расширенной диагностики ADTi-100 и бесплатно прилагаемым к нему программным обеспечением (ПО) ADT View, которое позволяет управлять настройкой и калибровкой считывающей головки QUANTiC, вести мониторинг этих процессов, а также проводить диагностику в полевых условиях и выполнять поиск неисправностей. Функциональные возможности ПО включают в себя: улучшенную графику, автоматически генерируемые графики уровня сигнала в зависимости от положения, вывод фигур Лиссажу, табло с цифровой индикацией и индикацию угла наклона (тангаж) считывающей головки.

Дополнительную информацию можно найти на веб-странице www.renishaw.ru/adt.

В чем различие между сериями энкодеров VIONiC и TONiC?

Ниже приведены основные отличительные особенности сверхкомпактных инкрементальных изделий компании Renishaw:

Какие шкалы доступны для считывающих головок VIONiC?

Считывающие головки VIONiC™ дополняют полосовая шкала RTLC-S новейшей разработки из нержавеющей стали с оптическими нулевыми метками IN-TRAC™ с двухсторонней повторяемостью, угловой энкодер сверхвысокой точности с системами направляющих FASTRACK™ / RTLC и кольцом REXM, получившие всеобщее признание шкала RSLM из нержавеющей стали, высокоточная шкала RELM с низким коэффициентом расширения и высокой стабильностью, а также поворотные кольца RESM.

Какие преимущества имеет средство расширенной диагностики?

Средство расширенной диагностики использует программное обеспечение для пользователя, которое позволяет управлять настройкой и калибровкой систем VIONiC и QUANTiC и вести их мониторинг. Новые функциональные возможности программного обеспечения включают в себя: улучшенную графику, автоматически генерируемые графики уровня сигнала в зависимости от положения, вывод фигур Лиссажу, табло с цифровой индикацией и индикацию угла наклона считывающей головки. Данное средство настройки идеально подходит для заводской производственной линии, поскольку оно позволяет дистанционно выполнять расширенную калибровку. Дополнительную информацию можно найти на веб-странице www.renishaw.ru/adt.

Для выполнения каких задач рекомендуется использовать серию VIONiC?

VIONiC предназначен для уменьшения общего размера системы до минимального уровня, допустимого для высокоэффективной системы, при обеспечении наилучших характеристик для устройств данного класса, относящихся к циклической погрешности (ошибке подразбиения), дрожанию и точности. Основная область применения энкодера VIONiC – линейные двигатели, которые зависят от высокого коэффициента усиления системы управления и широкой полосы пропускания, чтобы минимизировать время установки в заданное положение и обеспечивать перемещение с постоянной скоростью. Погрешности в определении скорости связаны с неточностью выходных сигналов, которые в свою очередь усиливаются коэффициентом усиления системы управления: Энкодер VIONiC предоставляет разработчикам линейных двигателей комплексное решение вопроса пульсации скорости. Другие примеры возможного применения: небольшие столы поступательного перемещения, многоосевые платформы, большие закрытые двигатели с прямой передачей момента вращения, производство полупроводниковых приборов и изделий медицинского назначения, а также выполнение задач в условиях ограниченного пространства, но с самыми жесткими требованиями к рабочим характеристикам.

Каким образом интерфейсы системы TONiC механически подключены к машине или шкафу управления?

Интерфейсы системы TONiC можно подключать напрямую к монтируемым на панели входным 15-контактным разъемам D-типа, снабженным фиксаторами, поскольку они по размеру аналогичны стандартному 15-контактному разъему D-типа. В качестве альтернативы компания Renishaw может поставить простой кронштейн, с помощью которого интерфейс TONiC двумя винтами M4 крепится к монтажной поверхности. Номер детали A-9690-0015.

Какие факторы необходимо учитывать при использовании интерфейсов ACi?

Интерфейс ACi рассчитан на интеграцию в систему заказчика, поэтому в его конструкции отсутствует корпус. Чтобы добиться хороших результатов, конечный пользователь должен обеспечить надлежащее экранирование (для уменьшения радиоизлучения и чувствительности к его воздействию), а также электрическое и механическое соединение с экранами кабеля. Как правило, максимальная эффективность достигается при соединении экранов с заземлением на корпус.

Что оказывает влияние на выбор интерфейса при использовании системы ATOM?

Существует множество факторов, которые могут влиять на выбор интерфейса для использования совместно со считывающей головкой системы ATOM. Среди основных факторов могут быть разрешение, максимальная скорость системы, ошибка подразбиения (SDE) или размер интерфейса. В таблице ниже приведено сравнение данных факторов.

Какова минимальная длина измерения, для которой можно успешно откалибровать систему ATOM?

Систему ATOM можно успешно калибровать (в том числе нулевую метку) для перемещения по оси на длину ±120 мкм (хотя может потребоваться сделать несколько проходов на данное расстояние, если первоначальные уровни сигналов слишком низкие или слишком высокие).

Можно ли жестко приклеить к подложке короткие отрезки (< 50 мм) шкалы RTLF?

Да. В большинстве случаев, когда свободное место ограничено, шкалу RTLF можно жестко приклеить непосредственно на подложку. Для получения дополнительной рекомендации по какому-либо конкретному применению обращайтесь в ближайшее представительство компании Renishaw.

Насколько невосприимчива система ATOM к загрязнению маслом?

Система ATOM и другие энкодерные системы компании Renishaw с фильтрацией оптических сигналов могут работать при умеренных уровнях загрязнения смазкой или маслом благодаря уникальному решению для работы оптической схемы. Единственный недостаток – это меньшая амплитуда инкрементальных сигналов, что можно компенсировать с помощью функции автоматической регулировки усиления (AGC).