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Funzionamento degli encoder

Encoder assoluti

Encoder incrementalo

RESOLUTE™

RESOLUTE comunica in modo bidirezionale, utilizzando un formato seriale ed una serie di protocolli standard, sia di tipo "aperto" che "proprietari". 

Schema ottico di encoder RESOLUTE™ con note

Il processo ha inizio...

Il controllo avvia le operazioni inviando un messaggio di richiesta al lettore, con l'istruzione di acquisire immediatamente la posizione assoluta sulla riga lineare o rotativa. La testa risponde con l'accensione di un LED ad alto potenziale che illumina la riga. Il flash rimane acceso per appena 100 ns, per ridurre al minimo il rischio che lo spostamento dell'asse renda l'immagine "mossa" e sfocata. I tempi non superano i pochi nanosecondi e sono rigidamente controllati, per preservare la relazione fra la posizione richiesta e quella rilevata. Questo aspetto contribuisce a rendere RESOLUTE lo strumento ideale per sistemi di movimento con specifiche particolarmente elevate. 

 

 

Riga a traccia singola

La riga è fondamentalmente composta da una singola traccia con linee a contrasto su tutta la larghezza, basate su un passo nominale di 30 μm. L'assenza di più righe parallele contribuisce a garantire l'immunità da errori di imbardata e da elevate tolleranze laterali nel posizionamento della testa.

Acquisizione di immagini

L'imaging della riga viene ottenuto tramite una lente sferica che riduce al minimo la distorsione e visualizzato su una serie di rilevatori progettati appositamente per RESOLUTE. La disposizione delle ottiche prevede un percorso di illuminazione ripiegato ma con un imaging diretto, e risulta estremamente compatta ed allo stesso tempo stabile per garantire il livello di fedeltà adeguato per prestazioni metrologiche di eccellenza.

Decodifica ed analisi dei dati

Dopo l'acquisizione. L'immagine viene trasferita dal convertitore ADC (da analogico a digitale) a un processore di segnale digitale (DSP). A questo punto, tramite una serie di speciali algoritmi sviluppati appositamente, viene prodotta una posizione assoluta, ma relativamente approssimativa, partendo dal codice integrato nella riga. Tale processo viene verificato e corretto da ulteriori algoritmi del DSP che sfruttano la ridondanza ed i limiti inseriti intenzionalmente nel codice della riga. Contemporaneamente, altre routine calcolano una posizione fine, con una risoluzione elevatissima, e la combinano con la posizione approssimativa per fornire un risultato assoluto e ad alta risoluzione.

Controlli finali e produzione dei dati

Al termine delle procedure finali di verifica degli errori, le informazioni vengono caricate nel protocollo appropriato del controllo, come una parola seriale che rappresenta la posizione entro 1 nm. La protezione dalle interferenze elettriche viene garantita dall'aggiunta di un controllo ciclico di ridondanza (CRC). L'intero processo non richiede più di qualche microsecondo e può essere ripetuto fino a 25000 volte al secondo. Una serie di tecniche, come ad esempio la regolazione della durata del flash o della velocità dell'asse, consente di mantenere questo livello prestazionale anche a velocità di 100 m/s oppure di ottenere un livello bassissimo di jitter di posizione, operando a velocità inferiori.

Risultati...

Un encoder che assicura tolleranze di installazione molto ampie: RESOLUTE consente infatti ±0,5° di imbardata, passo e rollio e addirittura ±150 μm di altezza. Allo stesso tempo, le dimensioni delle ottiche e le procedure avanzate di correzione degli errori assicurano un eccellente grado di immunità alla contaminazione da particolati e macchie di grasso. Tutto questo senza rinunciare ad una risoluzione di 1 nm a 100 m/s: RESOLUTE è equipaggiato per affrontare anche le sfide più impegnative.

VIONiC

VIONiC include le esclusive ottiche di filtraggio di Renishaw di terza generazione, che mediano il contributo di un gran numero di periodi della riga, escludendo gli elementi non periodici, come ad esempio la sporcizia. Anche lo schema della riga, nominalmente ad onda quadra, viene filtrato per proiettare sul rilevatore un campo di frange sinusoidali. Viene utilizzata una struttura multicanale, sufficientemente accurata da produrre fotocorrenti sotto forma di quattro segnali con fasatura simmetrica. I segnali sono combinati per rimuovere la corrente continua e produrre uscite seno/coseno con spettro pulito ed offset ridotto, mantenendo comunque l'ampiezza di banda oltre i 500 kHz.

Il condizionamento del segnale dinamico avanzato completamente integrato e i comandi Controllo automatico del guadagno, Controllo automatico del bilanciamento e Controllo automatico della correzione si combinano per garantire un errore sottodivisionale (SDE) <±30 nm.

Questa evoluzione delle ottiche di filtraggio, unita a una componentistica elettronica selezionata con estrema cura, fornisce segnali incrementali con una larghezza d'onda molto ampia, per raggiungere una velocità massima di 12 m/s, assicurando allo stesso tempo il valore minimo di jitter (rumore) di qualsiasi encoder della sua classe. L'interpolazione avviene all'interno del lettore. Le versioni con risoluzione fine risultano ulteriormente affidabili, perché la loro interfaccia integra elettroniche che consentono di ridurre il jitter ad appena 1,6 nm RMS.

Schema ottico di TONiC™ con note

La tacca di zero IN-TRAC è integrata nella riga incrementale e viene rilevata da un’ottica separata, collocata sempre all'interno del lettore. Come è mostrato nello schema, il rilevatore separato di tacche di zero è ora direttamente incorporato al centro del gruppo di fotodiodi lineari del canale incrementale, per garantire una maggiore immunità da problemi di perdita di fase dovuta ad imbardate. Tale configurazione esclusiva viene ulteriormente ottimizzata da una routine di calibrazione automatica che garantisce la fasatura elettronica della tacca di zero e ottimizza i segnali incrementali.

VIONiCplus

VIONiCplus include le esclusive ottiche di filtraggio di Renishaw di terza generazione, che mediano il contributo di un gran numero di periodi della riga, escludendo gli elementi non periodici, come ad esempio la sporcizia. Anche lo schema della riga, nominalmente ad onda quadra, viene filtrato per proiettare sul rilevatore un campo di frange sinusoidali. Viene utilizzata una struttura multicanale, sufficientemente accurata da produrre fotocorrenti sotto forma di quattro segnali con fasatura simmetrica. I segnali sono combinati per rimuovere la corrente continua e produrre uscite seno/coseno con spettro pulito ed offset ridotto, mantenendo comunque l'ampiezza di banda oltre i 500 kHz.

Il condizionamento del segnale dinamico avanzato completamente integrato e i comandi Controllo automatico del guadagno, Controllo automatico del bilanciamento e Controllo automatico della correzione si combinano per garantire un errore sottodivisionale (SDE) <±10 nm.

Questa evoluzione delle ottiche di filtraggio, unita a una componentistica elettronica selezionata con estrema cura, fornisce segnali incrementali con una larghezza d'onda molto ampia, per raggiungere una velocità massima di 12 m/s, assicurando allo stesso tempo il valore minimo di jitter (rumore) di qualsiasi encoder della sua classe. L'interpolazione avviene all'interno del lettore. Le versioni con risoluzione fine risultano ulteriormente affidabili, perché la loro interfaccia integra elettroniche che consentono di ridurre il jitter ad appena 1,6 nm RMS.

Schema ottico di TONiC™ con note

La tacca di zero IN-TRAC è integrata nella riga incrementale e viene rilevata da un’ottica separata, collocata sempre all'interno del lettore. Come è mostrato nello schema, il rilevatore separato di tacche di zero è ora direttamente incorporato al centro del gruppo di fotodiodi lineari del canale incrementale, per garantire una maggiore immunità da problemi di perdita di fase dovuta ad imbardate. Tale configurazione esclusiva viene ulteriormente ottimizzata da una routine di calibrazione automatica che garantisce la fasatura elettronica della tacca di zero e ottimizza i segnali incrementali.

ATOM™

ATOM utilizza un LED non collimato in posizione centrale fra il sensore incrementale e la tacca di zero. Questo LED a elevata divergenza produce un'altezza a basso profilo con una dimensioni sulla riga molto più ampia del LED, consentendo di illuminare l'area incrementale e la tacca di zero.

ATOM utilizza lo stesso schema di ottiche di filtraggio di tutti gli encoder incrementali Renishaw. Il LED incoerente produce un segnale di elevata purezza armonica, consentendo l'interpolazione a elevata risoluzione. L'efficienza della fotometria consente inoltre di avere un basso livello di jitter. Un ulteriore vantaggio dello schema di ottiche di filtraggio è rappresentato dal fatto che ATOM non genera errori di misura dovuti alla contaminazione e alle ondulazioni della riga.

ATOM utilizza una tacca di zero ottica non montata su rotaia per aumentare la protezione dalle contaminazioni. La fasatura della tacca di zero risulta semplice come quella effettuata con TONiC.

Schema ottico di ATOM™ con note

TONiC™

TONiC include le esclusive ottiche di filtraggio di Renishaw di terza generazione, che mediano il contributo di un gran numero di periodi della riga, escludendo gli elementi non periodici, come ad esempio la sporcizia. Anche lo schema della riga, nominalmente ad onda quadra, viene filtrato per proiettare sul rilevatore un campo di frange sinusoidali. Viene utilizzata una struttura multicanale, sufficientemente accurata da produrre fotocorrenti sotto forma di quattro segnali con fasatura simmetrica. I segnali sono combinati per rimuovere la corrente continua e produrre uscite seno/coseno con spettro pulito ed offset ridotto, mantenendo comunque l'ampiezza di banda oltre i 500 kHz.

Il condizionamento del segnale dinamico avanzato completamente integrato e i comandi Controllo automatico del guadagno, Controllo automatico del bilanciamento e Controllo automatico della correzione si combinano per garantire un errore sottodivisionale (SDE) <±30 nm.

Questa evoluzione delle ottiche di filtraggio, unita a una componentistica elettronica selezionata con estrema cura, fornisce segnali incrementali con una larghezza d'onda molto ampia, per raggiungere una velocità massima di 10 m/s, assicurando allo stesso tempo il valore minimo di jitter (rumore) di qualsiasi encoder della sua classe. L'interpolazione viene eseguita tramite un algoritmo CORDIC, presente nell'interfaccia Ti di TONiC. Le versioni con risoluzione fine risultano ulteriormente affidabili, perché la loro interfaccia integra elettroniche che consentono di ridurre il jitter ad appena 0,5 nm RMS.

Schema ottico di TONiC™ con note

La tacca di zero IN-TRAC è integrata nella riga incrementale e viene rilevata da un’ottica separata, collocata sempre all'interno del lettore. Come è mostrato nello schema, il rilevatore separato di tacche di zero è ora direttamente incorporato al centro del gruppo di fotodiodi lineari del canale incrementale, per garantire una maggiore immunità da problemi di perdita di fase dovuta ad imbardate. Si ottiene un segnale di zero ripetibile a livello di unità di risoluzione in entrambe le direzioni e a qualsiasi velocità. Tale configurazione esclusiva viene ulteriormente ottimizzata da una routine di calibrazione automatica che garantisce la fasatura elettronica della tacca di zero e ottimizza il condizionamento dei segnali dinamici.

RGH20 

Schema ottico di RGH20 con note

Nel lettore, un LED a infrarossi illumina lateralmente una riga con aree riflettenti e non riflettenti. La luce viene riflessa dalle aree riflettenti tramite un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,15 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH20 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità.

Il lettore RGH20 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con il lettore è disponibile una tacca di zero o un limite singolo. Lo zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, il fine corsa è utilizzato indicatore di fine corsa per la ricerca di zero.

RGH20F

Schema ottico di RGH20 con note

Nel lettore, un LED a infrarossi illumina lateralmente una riga con aree riflettenti e non riflettenti. La luce viene riflessa dalle aree riflettenti tramite un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

Grazie all'esclusivo design ottico del lettore e le funzioni di controllo automatico del guadagno (AGC) e dell’offset (AOC) dell'interfaccia REF, la riduzione degli errori a breve termine è garantita, con un errore di sottodivisione (SDE) in genere inferiore a ±0,05 μm.

L'interfaccia REF include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con il lettore è disponibile una tacca di zero o un limite singolo. Lo zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, il fine corsa è utilizzato indicatore di fine corsa per la ricerca di zero.

RGH22 

Schema ottico di RG2 con note

Un LED ad infrarossi posto all'interno del lettore emette luce sulle graduazioni della riga angolare e quindi torna al lettore, passando attraverso un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,15 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH22 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità. Il lettore RGH22 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale.

Con il lettore sono disponibili una tacca di zero e due interruttori di fine corsa. La tacca di zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, mentre gli interruttori sono utilizzati come indicatori di fine corsa.

RGH24 

Schema ottico di RG2 con note

Un LED ad infrarossi posto all'interno del lettore emette luce sulle graduazioni della riga angolare e quindi torna al lettore, passando attraverso un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,15 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH24 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità.

Il lettore RGH24 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con il lettore è disponibile una tacca di zero o un limite singolo. Lo zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, il fine corsa è utilizzato indicatore di fine corsa per la ricerca di zero.

RGH25F

Un LED ad infrarossi posto all'interno del lettore emette luce sulle graduazioni della riga angolare e quindi torna al lettore, passando attraverso un reticolo di fase trasparente.

Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

Grazie all'esclusivo design ottico del lettore e le funzioni di controllo automatico del guadagno (AGC) e dell’offset (AOC) dell'interfaccia REF, la riduzione degli errori a breve termine è garantita, con un errore di sottodivisione (SDE) in genere inferiore a ±0,05 μm.

L'interfaccia REF include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale.

Con il lettore è disponibile una tacca di zero o un limite singolo. Lo zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, il fine corsa è utilizzato indicatore di fine corsa per la ricerca di zero.

Schema ottico di RG2 con note

RGH34 

Schema ottico di RG4 con note

Nel lettore, le graduazioni del lato superiore della riga vengono illuminate lateralmente da un LED a infrarossi, per creare l'effetto mostrato nel diagramma di seguito.

L'interfaccia RGI34 del lettore RGH34 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale.

Con il lettore è disponibile una tacca di zero o un limite singolo. Lo zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, il fine corsa è utilizzato indicatore di fine corsa per la ricerca di zero.

RGH40

Schema ottico di RGH40 con note

Nel lettore, un LED a infrarossi illumina lateralmente una riga con aree riflettenti e non riflettenti. La luce viene riflessa dalle aree riflettenti tramite un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,30 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH40 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità.

Il lettore RGH40 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con questo lettore è disponibile una tacca di zero magnetiche, che fornisce una posizione di riferimento unidirezionale ripetibile.

RGH41 

Schema ottico di RGH41 con note

Nel lettore, le graduazioni del lato superiore della riga vengono illuminate lateralmente da un LED a infrarossi, per creare l'effetto mostrato nel diagramma di seguito. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,30 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH41 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità.

Il lettore RGH41 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con il lettore sono disponibili una tacca di zero e due interruttori di fine corsa. La tacca di zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, mentre gli interruttori sono utilizzati come indicatori di fine corsa.

RGH45

Schema ottico di RGH45 con note

Nel lettore, un LED a infrarossi illumina lateralmente una riga con aree riflettenti e non riflettenti. La luce viene riflessa dalle aree riflettenti tramite un reticolo di fase trasparente. Questa disposizione genera frange sinusoidali di interferenza sul piano di rilevamento all'interno del lettore. Lo schema ottico media il contributo di un gran numero di graduazioni eliminando i segnali che non corrispondono al periodo della riga. assicurando la stabilità del segnale anche in presenza di sporcizia o piccoli danni.

La riduzione degli errori a breve termine è garantita dall'esclusivo design ottico che in genere non consente un errore SDE (o di sottodivisione) superiore a ±0,30 µm. Per chi necessita di un SDE ancora minore e della massima stabilità del segnale, la versione analogica di RGH45 può essere connessa all'interfaccia REE, che include sistemi AGC (controllo automatico del guadagno) e AOC (controllo automatico della correzione) utilizzabili con tutte le velocità.

Il lettore RGH45 include un LED di impostazione che si accende in verde in caso di installazione ottimale. Con il lettore sono disponibili una tacca di zero e due interruttori di fine corsa. La tacca di zero fornisce una posizione di riferimento ripetibile, mentre gli interruttori sono utilizzati come indicatori di fine corsa.

SiGNUM™

Un LED a infrarossi illumina la riga, che include linee chiare e scure. SiGNUM include le esclusive ottiche di filtraggio di Renishaw, che mediano il contributo di un gran numero di graduazioni della riga, escludendo gli elementi non periodici, come ad esempio la sporcizia. Anche lo schema della riga, nominalmente ad onda quadra, viene filtrato per proiettare sul rilevatore un campo di frange sinusoidali. Viene utilizzata una struttura multicanale, sufficientemente accurata da produrre fotocorrenti sotto forma di quattro segnali con fasatura simmetrica. I segnali sono combinati per rimuovere la corrente continua e produrre uscite seno/coseno con spettro pulito ed offset ridotto, mantenendo comunque l'ampiezza di banda oltre i 500 kHz.

L'elaborazione dinamica del segnale, che include Controllo automatico del guadagno (AGC), Controllo automatico della correzione (AOC) e Controllo automatico del bilanciamento (ABC), viene applicata all'interno dell'interfaccia Si per generare segnali incrementali straordinariamente fedeli. Come risultato, l'errore di sottodivisione (SDE) è in genere <±30 nm, ovvero lo 0,15 % del passo della riga. L'interpolazione viene eseguita tramite un algoritmo CORDIC, all'interno dell'interfaccia Si di SiGNUM

Schema ottico di SiGNUM™ con note

La tacca di zero IN-TRAC è integrata nella riga incrementale e viene rilevata da un'ottica separata, collocata sempre all'interno del lettore, producendo un'uscita ripetibile in senso bidirezionale per unità di risoluzione a tutte le velocità. Tale configurazione esclusiva viene ulteriormente ottimizzata da una routine di calibrazione automatizzata che garantisce la fasatura elettronica della tacca di zero e ottimizza i segnali incrementali.