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RESOLUTE™ Absolut-Messsystem mit REXA Winkelmessring

Merkmale

  • Verfügbare Protokolle: BiSS®, FANUC, Mitsubishi, DRiVE-CLiQ
  • Abtastkopfgröße: 36 x 16,5 x 17,2 mm
  • Auflösungen bis 32 Bit/U bei Drehzahlen von 8.500 min-1
  • Installierte Genauigkeit bis ±1 Winkelsekunde
  • Vakuumtaugliche Ausführung, ETR (Extended Temperature Range)-Ausführung sowie Ausführung mit seitlichem Kabelausgang erhältlich

Vorteile

  • Messring mit starkem Querschnitt
  • Ausgezeichnete Motion-Control-Leistung
  • Außerordentlich hohe Verschmutzungstoleranz
  • Großzügige Einstelltoleranzen
  • Weniger als 10 nm RMS Jitter für eine verbesserte Positionsstabilität
  • ±40 nm zyklischer Fehler für gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung
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Was ist RESOLUTE?

RESOLUTE ist ein absolutes, berührungsloses Messsystem mit einer feinen Teilungsperiode, hervorragender Verschmutzungstoleranz und einer eindrucksvollen Spezifikation, und stellt im Bereich der Positionsbestimmung eine bahnbrechende Neuerung dar. Es ist das weltweit erste, absolute Messsystem mit einer 32-Bit-Auflösung bei Drehzahlen von 36.000 min-1. Mit einem extrem geringen zyklischen Fehler und reduziertem Rauschen (Jitter) übertrifft dieses Winkelmesssystemjedes andere Messsystem seiner Klasse.

Der Queen's Award for Enterprise: Innovation 2015

 

Gewinner eines Queen's Award for Enterprise 2015 in der Kategorie Innovation

Was ist ein REXA Ring?

REXA ist ein nahtloser Edelstahlring mit einer direkt am Außendurchmesser aufgebrachten absoluten Teilungsperiode von 30 µm. Dank seines größeren Querschnitts können sämtliche Installationsfehler mit Ausnahme der Exzentrizität gemindert werden, die sich leicht mithilfe des Durchschnittsergebnisses zweier Resolute Abtastköpfe korrigieren lässt. Der Messring weist eine installierte Gesamtgenauigkeit von bis zu ±1 Winkelsekunde, keine Kupplungsverluste und eine herausragende Wiederholgenauigkeit auf.
REXA ist in verschiedenen Größen (Ø52 mm bis Ø417 mm) erhältlich, die alle durch den großen Innendurchmesser eine flexible Integration ermöglichen. Die berührungslose Funktionsweise verhindert Umkehrspiel, Wellentorsion und andere mechanische Hysteresefehler, die bei gekapselten Systemen üblich sind.

Was spricht für dieses Messsystem?

Hohe Verschmutzungstoleranz

Es gibt eine ganze Reihe von Faktoren, die zu der hohen Verschmutzungstoleranz des RESOLUTE Messsystems im Vergleich zu anderen optischen Messsystem-Technologien beitragen. RESOLUTE verwendet modernste DSP-Technologie (Digitaler Signalprozessor) zur Analyse der Daten, die von einem eigens für diese Anwendung entwickelten Bildsensor aufgenommenen wurden. Innerhalb des DSP wird die durch ölige oder fettige Schlieren verursachte Lichtstreuung, die bei anderen Messsystemen zum Ausfall führen kann, durch komplexe Algorithmen bewältigt. Die eigens entwickelte Punktquellen-LED verändert ihre Blinkdauer, um die beste Signalintegrität für alle möglichen Verfahrgeschwindigkeiten zu liefern. Außerdem ist das Absolutcodemuster stark redundant ausgeführt, was bedeutet, dass RESOLUTE auch auf Teilen des Maßbands funktioniert, die durch Partikelverschmutzung teilweise verdeckt sind.

Ausgezeichnete Motion-Control-Leistung

Die branchenführende Leistung von RESOLUTE resultiert aus einer hochentwickelten, zuverlässigen und innovativen Arbeitsmethode. Dabei ist entscheidend, dass das System eine Maßverkörperung mit einspurigem, sich nicht wiederholendem Strichcode mit einer nominalen Teilungsperiode von 30 µm verwendet. Dank seiner hochentwickelten Optikkonstruktion erfasst der RESOLUTE Abtastkopf ein praktisch verzögerungsfreies Bild dieser Maßverkörperung, das bei der Auswertung die Ermittlung einer eindeutigen Position bei Geschwindigkeiten bis 100 m/s erlaubt. Das System erlaubt die Bestimmung der Position bis zu einer Auflösung von 1 nm (1 Milliardstel Meter), ist dabei rauscharm (Jitter unter 10 nm RMS) und weist einen zyklischen Fehler (SDE, der Fehler innerhalb der Teilungsperiode eines Maßbands) von nur ±40 nm auf. Dies ermöglicht ein sehr zuverlässiges Feedback, um eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsregelung und bestmögliche Positionsstabilität zu gewährleisten.

Großzügige Einstelltoleranzen

RESOLUTE verwendet nicht das herkömmliche Dual-Track-System (zwei nebeneinanderliegende Maßbänder, eines inkremental und eines absolut), das schon bei kleinen Winkelabweichungen zu einer Dephasierung führt. Dieses Absolut-Messsystem verwendet stattdessen ein optisches, single-track Absolut-Maßband und verbindet die Absolutposition und die eingebettete Phaseninformation in einem Code. Diese Technologie ermöglicht RESOLUTE weitaus großzügigere Einstelltoleranzen (Gierwinkeltoleranz von ±0,5°) für eine schnelle und einfache Installation sowie eine ausgezeichnete Zuverlässigkeit auf Dauer - selbst dann, wenn sich die Bewegungsachsen im Laufe der Zeit absetzen oder bewegen. Eine zusätzliche Unterstützung bei der Installation und Diagnose bietet die am Abtastkopf integrierte Einstell-LED.

Interface-Option 

DRIVE-CLiQ Interface

  • für das DRIVE-CLiQ Protokoll erforderlichDRIVE-CLiQ Interface zur Verwendung mit dem absoluten, berührungslosen RESOLUTE Mess-System
  • auch Eingang für zwei Abtastköpfe für hochgenaue Winkelmesssysteme erhältlich
  • zeigt Kommunikationsalarme an
  • Zweitanzeige der Abtastkopf-LED

  

Für die anderen verfügbaren Protokolle ist kein Interface erforderlich.

ProtokollBeschreibungDatenblattKompatible Produkte
BiSS®

Renishaw unterstützt BiSS-C (unidirektional) Protokolle für absolute Messsysteme. BiSS ist ein serielles Hochgeschwindigkeits-Protokoll, das sich bestens für dynamische Achsen eignet, die hohe Beschleunigungen, gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung, eine hervorragende bidirektionale Wiederholgenauigkeit sowie bestmögliche Positionsstabilität erfordern.
RESOLUTE mit BiSS ist als Weg- und als Winkelmesssystem erhältlich und mit einer großen Auswahl an Standardsteuerungen, Antrieben, Digitalanzeigen und PC-Zählerkarten kompatibel.

RESOLUTE BiSS

Seite BiSS-kompatible Produkte

DRIVE-CLiQ

RESOLUTE mit Siemens DRIVE-CLiQ Schnittstelle wird für lineare und rotatorische Anwendungen angeboten. DRIVE-CLiQ ist die innovative, leistungsstarke Schnittstelle für die Anbindung von Weg- und Winkelmesssystemen und Sensoren an SINUMERIK und SINAMICS Antriebskomponenten.

RESOLUTE DRIVE-CLiQ

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FANUC

RESOLUTE mit serieller FANUC-Schnittstelle ist für rotatorische und lineare Anwendungen erhältlich. RESOLUTE bietet viele Vorteile für Hochleistungs-Werkzeugmaschinen mit FANUC-Steuerungen. Höhere Drehzahlen, robuste und zuverlässige rein serielle Kommunikation, äußerst geringe Bahnabweichungen und eine größere Servosteifigkeit. Außerdem verhindert die berührungslose Funktionsweise Umkehrspiel, Wellentorsion und andere Hysteresefehler, die bei gekapselten Systemen üblich sind.

RESOLUTE FANUC

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Mitsubishi

RESOLUTE mit serieller Kommunikationsschnittstelle von Mitsubishi ist als Weg- und Winkelmesssystem erhältlich. RESOLUTE ist mit den Servoantrieben der Reihe J4 kompatibel sowie den Antrieben MDS-D2/DH2/DM2/DJ für Anwendungen auf Werkzeugmaschinen.

RESOLUTE Mitsubishi

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Technische Daten

Maßverkörperung

REXA: Nahtloser, extrem genauer, absolut codierter Edelstahlring

Abtastkopfgröße (LxBxH)

36 mm x 16,5 mm x 17,2 mm

Teilungsperiode

Nominal 30 µm

Ring-Außendurchmesser

52 mm bis 417 mm

Installierte Gesamtgenauigkeit (bei 2 Abtastköpfen)

(≥100 mm Durchmesser) ±1 Winkelsekunde

(75 mm Durchmesser) ±1,5 Winkelsekunden

(≤57 mm Durchmesser) ±2 Winkelsekunden

Maximale Geschwindigkeit

(Siehe Datenblatt für nähere Informationen)

8.500 min-1 (auf 52 mm Ring)

Protokolle†

BiSS-C, DRIVE-CLiQ**, FANUC und Mitsubishi

Auflösungen

BiSS-C: 18-Bit, 26-Bit und 32-Bit

FANUC: 23-Bit und 27-Bit

Mitsubishi 2-Draht: 23-Bit

Mitsubishi 4-Draht: 23-Bit und 27-Bit

DRIVE-CLiQ**: 26-Bit und 29-Bit

Zyklischer Fehler (SDE)

±40 nm

Elektrische Verbindung

Bis 20 m Kabel mit (9- oder 15-pol.) SUB-D Stecker, ohne Stecker, FANUC-kompatiblem Steckverbinder, LEMO und M12 für DRIVE-CLiQ Interface

Spannungsversorgung

5 V ±10%, 250 mA bei 5 V (mit Abschlußwiderstand)

Vibration (im Betrieb)

300 m/s2 max. bei 55 Hz bis 2.000 Hz

Schock (nicht in Betrieb)

1.000 m/s2, 6 ms, ½ Sinus

Betriebstemperatur

0 ℃ bis +80 °C

Schutzklasse

IP64

Vollständige technische Details finden Sie in den Datenblättern.

Weitere Protokolle werden ständig hinzugefügt.

**DRIVE-CLiQ Spezifikationen erhalten Sie auf dem RESOLUTE DRIVE-CLiQ Datenblatt.

Downloads

Datenblätter

White Papers

Technische Zeichnungen

Funktionsweise

RESOLUTE kommuniziert bidirektional in rein seriellem Format und verwendet verschiedene industrieübliche Protokolle, in proprietärer als auch offener Ausführung. 

Optisches Prinzip des RESOLUTE™ Messsystems mit Anmerkungen

Der Prozess startet ...

Die Steuerung startet den Prozess durch Sendung einer Forderung an den Abtastkopf, die Absolutposition auf dem Maßband - linear oder rotativ - in diesem Augenblick zu erfassen. Der Abtastkopf reagiert durch Blinken einer Hochleistungs-LED, um das Maßband zu beleuchten. Die Leuchtzeit kann so kurz wie 100 ns sein, um eine Bildunschärfe bei sich bewegenden Achsen zu minimieren. Entscheidend ist, dass das Timing auf wenige Nanosekunden gesteuert wird, um die Beziehung zwischen der geforderten und der protokollierten Position aufrecht zu erhalten – ein wesentliches Merkmal, aufgrund dessen sich RESOLUTE ideal für Bewegungssysteme mit einer sehr hohen Spezifikation eignet. 

 

 

Einspuriges Maßband

Das einspurige Maßband besitzt Kontraststreifen über die volle Breite, die auf einer nominalen Teilungsperiode von 30 µm basieren. Das Nichtvorhandensein von mehreren parallelen Spuren verleiht dem System eine wichtige Immunität vor Gierwinkelfehlern und eine viel größere seitliche Toleranz.

Bildaufnahme

Das Maßband wird über eine asphärische Linse, die Verzerrungen minimiert, auf einem benutzerdefinierten Detektor-Array, das speziell für RESOLUTE konzipiert wurde, abgebildet. Die optische Anordnung, mit einem gefalteten Strahlengang aber direkter Abbildung, ist äußerst kompakt und gleichzeitig stabil und garantiert somit die extrem wichtige Genauigkeit für eine überragende Messtechnik.

Datendecodierung und -analyse

Sobald das Image über den Detektor erfasst ist, wird es durch einen Analog-Digital-Wandler (ADC) an einen leistungsstarken Digitalen Signalprozessor (DSP) übertragen. Speziell entwickelte Algorithmen erhalten dann eine absolute, aber relativ grobe Position von dem im Maßband eingebetteten Code. Dieser Prozess wird überprüft und Korrekturen durch weitere Algorithmen im DSP, der die Redundanz und bewusste Begrenzungen im Maßbandcode nutzt, durchgeführt. Unterdessen berechnen andere Routinen eine feine Position mit hoher Auflösung, die dann mit der groben Position kombiniert wird, um eine absolute Position mit einer sehr hohen Auflösung zu bieten.

Abschließende Kontrollen und Datenausgabe

Nach der abschließenden Fehlerprüfung wird diese Information im entsprechenden Protokoll in die Steuerung, als rein serielles Word, das eine Position innerhalb 1 nm darstellt, geladen. Schutz gegen elektrisches Rauschen wird durch eine zyklische Redundanzprüfung (CRC - Cyclic Redundancy Check) geboten. Das gesamte Verfahren kann sogar nur wenige Mikrosekunden dauern und bis zu 25.000 Mal pro Sekunde wiederholt werden. Durch eine Vielzahl an Verfahren, einschließlich der Anpassung der Leuchtzeit-Dauer an die Achsengeschwindigkeit, wird diese Leistung mit bis zu 100 m/s erreicht, während gleichzeitig, und ganz entscheidend, das außergewöhnlich niedrige Positionsrauschen (Jitter) bei langsamer Betriebsgeschwindigkeit so bestehen bleibt.

Und hieraus ergibt sich...

Ein Messsystem mit großzügigen Installationstoleranzen: RESOLUTE erlaubt eine Nick-, Roll- und Gierwinkeltoleranz von ±0,5° und eine beeindruckende Toleranz des Abtastkopfabstandes von ±150 µm. Unterdessen erreichen das große optische Profil und die erweiterten Fehlerkorrektur-Verfahren eine hervorragende Unempfindlichkeit gegenüber optischen Verschmutzungen, sowohl in Bezug auf Partikelverschmutzung als auch fettige Schlieren. Und all dies bei gleichzeitiger Erhaltung der Auflösung von 1 nm bei 100 m/s: RESOLUTE ist die Antwort auf die größte Absolut-Herausforderung!