Resolute - nagrodzony na targach Automaticon 2012 system pomiaru przemieszczeń liniowych

ZASADA DZIAŁANIA

Głowica Resolute przypomina ultra szybką, miniaturową kamerę cyfrową, która dokonuje zdjęć liniału zbliżonego wyglądem do długiego i niepowtarzającego się kodu kreskowego. Układ analizy dekoduje obrazy, ustalając położenie z rozdzielczością 1 nanometra przy niewielkim poziomie szumów własnych i błędu podziałki liniału. Zachowanie pełnej rozdzielczości pomiaru jest możliwe nawet dla prędkości przesuwu równej 100 m/s.

Rys. 1. Źródło światła oświetla powierzchnię liniału, a odbite światło pada na specjalizowany detektor

Rys. 2. System montażu Fastrack umożliwia szybką i precyzyjną instalację liniału; rysunek po lewej stronie pokazuje sposób osadzenia miniaturowych prowadnic, środkowy demonstruje osadzony już liniał z głowicą przyrostową Tonic, a prawy liniał taśmowy absolutny z głowicą Resolute

Schemat działania głowicy przedstawiono na rysunku 1. Resolute wykorzystuje unikalny pojedynczy tor pomiarowy (po raz pierwszy na świecie nie ma tu podwójnego toru przyrostowego i bezwzględnego) o stałej wzorca 30 μm. Odczyt położenia zapewnia głowica optoelektroniczna zapewniająca mały błąd podziałowy (SDE) na poziomie ± 40 nm i bardzo mały szum, poniżej 10 nm RMS.

Pozwala ona na uzyskanie dużych prędkości pomiarowych i stabilności odczytu. Niezawodność odczytu Resolute zawdzięcza odporności na zanieczyszczenia, wbudowanemu algorytmowi sprawdzania poprawności odczytu położenia i konstrukcji o stopniu ochrony IP64. System Resolute pozwala na uzyskanie odczytu położenia natychmiast po włączeniu maszyny, bez potrzeby zapewnienia zapasowego zasilania. W ten sposób całkowicie wyeliminowano konieczność powrotu do punktu referencyjnego.

POMIAR PRZEMIESZCZEŃ LINIOWYCH

Resolute jest dostępny z różnymi wariantami liniałów. Inwarowy liniał RELA zapewnia niemal zerowy współczynnik rozszerzalności termicznej oraz dokładność ±1μm na długości 1m. Dużą dokładność dla dłuższych osi zapewnia stalowy liniał RSLA o dokładności ±4μm na długości 5m.

Rys. 3. Głowica Resolute w konfiguracji z pierś cieniem obrotowym

Dla zapewnienia najszybszej i najłatwiejszej instalacji można wykorzystać system montażu Fastrack i taśmę RTLA o dokładności ±5 μm/m. System montażu Fastrack polega na zainstalowaniu precyzyjnych miniaturowych prowadnic, pomiędzy którymi umieszcza się liniał, pozwalając na jego swobodne rozszerzanie się i kurczenie wraz ze zmianami temperatury. W przypadku uszkodzenia liniał może być wysunięty i wymieniony.

POMIAR PRZEMIESZCZEŃ KĄTOWYCH (OBROTÓW)

Resolute może być zastosowany do odczytu przemieszczeń kątowych dzięki wykorzystaniu pierścieni RESA o średnicach od 52 do 550mm. Unikalna metoda odczytu pozwala na poprawną pracę dla prędkości liniowych 100 m/s, co odpowiada prędkości obrotowej 36 tys. obrotów na sekundę pierścienia o średnicy 52mm.

Rys. 4. (a) Przykładowy obraz powierzchni liniału absolutnego (b) Powierzchnia zanieczyszczona, odczyt możliwy (c) Powierzchnia pokryta smarem, odczyt możliwy

Dla tych prędkości nadal możliwe jest uzyskanie rozdzielczości odczytu 1nm. Resolute jest dostępny w wariantach o rozdzielczości liniowej 1, 5 i 50nm. Dla pomiarów kątowych (obrotowych) dostępne są rozdzielczości 32-, 26- i 18-bitowe.

ODCZYT W WARUNKACH ZANIECZYSZCZEŃ

Ważnym zagadnieniem eksploatacyjnym w przypadku odczytu optycznego jest odporność na zabrudzenia. Głowica Resolute jest wyposażona w zaawansowany cyfrowy procesor optyczny pozwalający na filtrowanie zakłóceń, takich jak zabrudzenia, rozmycie obrazu czy odchyłki położenia. Trzy załączone zdjęcia demonstrują stopień zanieczyszczenia podziałki liniału, przy którym głowica nadal poprawnie pracuje.

Rys. 5. Głowica odczytu nie musi być idealnie ustawiona względem liniału – tolerancja wynosi ±0,5°

Resolute jest odporny również na niedokładne ustawienie głowicy w osi przesuwu. Dopuszcza tolerancję ±0,5°, co stanowi znacznie mniej rygorystyczny wymóg niż w przypadku tradycyjnych liniałów absolutnych wymagających zachowania dokładności równej ±0,02°.

Tę ogromną zaletę systemu Resolute zilustrowano na rysunku 5. System Resolute otwiera nowe możliwości przed konstruktorami wszelkiego typu precyzyjnych urządzeń pozycjonujących. Warto poznać bliżej parametry urządzenia, odwiedzając stronę internetową www.renishaw.com/encoders.

Opracowano na podstawie materiałów firmy Renishaw.

Renishaw
www.renishaw.pl