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Glossar zu den optischen Messsystemen

Geläufige Fachbegriffe zu optischen Messsystemen verständlich erklärt.

ABBÉ’SCHER FEHLER

Der Abbé’sche Fehler ist ein Fehlermechanismus, bei dem Winkelfehler in einer Drehachse durch die Entfernung von der Achse vergrößert werden.

ABSOLUT

Eine absolute Position ist eine Position, die in sich abgeschlossen ist und unabhängig von anderen Positionen oder Werten definiert wird. Bei Absolut-Messsystemen wird zwischen drei Haupttypen unterschieden: wirklich absolut, pseudo-absolut und batteriebetrieben absolut.

Wirklich absolut

Position direkt beim Einschalten bestimmt

Keine Batterien erforderlich

Keine Bewegung erforderlich

Quasi-absolut

Auch als „abstandscodiert“ bekannt.

Das Messsystem muss zur Bestimmung der absoluten Position eine kurze Verfahrbewegung durchführen.

Die Maßverkörperung eines Messsystems besitzt Referenzmarken in bestimmten Abständen. Wenn der Abtastkopf zwei benachbarte Referenzmarken überfährt, kann die Steuerung die absolute Position anhand des spezifischen Abstands zwischen diesen Referenzmarken berechnen.

Batteriebetrieben absolut

Diese Art von Absolut-Messsystem, im Grunde ein inkrementelles Messsystem mit Referenzmarkenfunktion, verwendet eine Batterie, über die das Messsystem konstant eingeschaltet bleibt und die Position erfasst, sodass die Absolutposition nie verloren geht; selbst dann nicht, wenn das Host-System abgeschaltet ist.

GENAUIGKEIT

Sie gibt an, wie nah eine Messposition am tatsächlichen Wert ist.

Nicht zu verwechseln mit Auflösung oder Wiederholgenauigkeit.

Hinweis: Das Wort Präzision wird häufig zur Beschreibung von Genauigkeit in nicht-technischen Zusammenhängen verwendet. In der Messtechnik versteht man unter Präzision jedoch eigentlich Wiederholgenauigkeit.

ACi

Digitales Interface für ATOM, das Interpolationsfaktoren bis 2000 bietet.

AGC

Automatic Gain Control. Eine Signalverarbeitungsfunktion, die eine konstante 1 Vss-Signalamplitude gewährleistet.

ALARMSIGNAL

Bei einem inkrementellen Messsystem handelt es sich hierbei um das Ausgangssignal, das beim Auftreten bestimmter unerwünschter Zustände aktiviert wird. Die verschiedenen Alarmsignale der einzelnen Abtastköpfe sind in dem jeweils zugehörigen Datenblatt angeführt.

Bei folgenden Bedingungen kann es zum Alarm kommen:

  • Signal schwach (bei allen Abtastköpfen gibt es den Signalverlustfehler)
  • Hoher Signalpegel
  • Geschwindigkeit zu hoch
  • Lissajous-Versatz zu groß

Der Alarm kann ein Leitungstreibersignal (nicht-differenziell oder differenziell) oder ein hochohmiges Signal (gemeinhin als Tri-State bezeichnet) sein.

RESOLUTE gibt einen Alarm aus, wenn die absolute Position nicht korrekt bestimmt werden kann.

ANALOG

Eine kontinuierlich veränderliche physikalische Größe.

Bei Messsystemen bezieht sich der Begriff Analog normalerweise auf 1 Vss- oder 11 µA-Signale, die von dem Servoantrieb oder der Steuerung interpoliert werden.

Hinweis: Die US-amerikanische Schreibweise dieses Wortes ist Analog. Dies ist oftmals die bevorzugte Schreibweise der Computerindustrie.

WINKELMESSUNG

Messung eines Winkels.

Diese lässt sich über eine komplette Maßverkörperung, z. B. einen Ring oder eine Scheibe, durchführen. Für Teilkreisanwendungen kann ein Stück Maßband um eine Trommel oder Welle gelegt werden.

WINKELAUFLÖSUNG

Auflösung eines Messsystems bei Übertragung in Winkeleinheiten.

Beispielsweise 1 nm lineare Auflösung bei einem 200 mm Messring entspricht 0,0020625 Winkelsekunden.

Gebräuchliche Einheiten der Winkelauflösung sind:

  • Grad
  • Winkelsekunden
  • Winkelminuten
  • Mikroradianten
  • Gone (früher Neugrad) (1 Gon = 1/400 des Vollwinkels = 9/10 eines Grades)
  • Striche (1 Strich = 1/6400 des Vollwinkels)

WINKELMESSSYSTEM

Ein Messsystem für die Winkelmessung. Auch 'Winkelmesssystem' genannt.

Der Begriff Drehgebersystem bezeichnet sämtliche Messsysteme für die Winkelmessung. Winkelmesssysteme besitzen definitionsgemäß eine Genauigkeit besser +/- 5 Winkelsekunden und eine Strichzahl über 10000. Drehgebersysteme hingegen verfügen über Spezifikationen, die aus dieser Kategorie fallen.

AOC

Automatic Offset Control. Eine Signalverarbeitungsfunktion, welche die Lage der ausgegebenen Sinus- und Kosinussignale unabhängig kontrolliert.

WINKELSEKUNDE

1 Winkelsekunde ist 1/3600 eines Grades.

Daraus folgt:

1 Grad = 60 Winkelminuten = 3600 Winkelsekunden.

ATOM™ OFFENES, INKREMENTELLES MESSSYSTEM

Eine Reihe inkrementeller, optischer Miniaturmesssysteme von Renishaw, die eine hervorragende Verschmutzungsunempfindlichkeit, Signalstabilität und Zuverlässigkeit bieten. ATOM ist weltweit das erste Miniaturmesssystem, das Filteroptiken mit Auto Gain Control (AGC) und Auto Offset Control (AOC) verwendet, die ebenfalls in den kompakten TONiC™ Messsystemen Anwendung finden. Hervorragende Messleistung und erstklassige Genauigkeit sind garantiert.

Der ATOM Abtastkopf bietet Geschwindigkeiten bis 20 m/s und Auflösungen bis 1 nm. Als Maßverkörperungen werden Maßstäbe und -bänder aus Edelstahl und Glas sowie RCDM Rasterscheiben mit Durchmessern von 17 mm bis 108 mm angeboten, die allesamt wahlweise über eine Teilungsperiode von 40 µm oder 20 µm verfügen.

ATOM DX™ OFFENES, INKREMENTELLES MESSSYSTEM

ATOM DX ist das kleinste optische Inkremental-Messsystem von Renishaw. Es bietet digitale Ausgangssignale in Auflösungen von bis zu 2,5 Nanometern direkt vom Abtastkopf. Positionsmessung, integrierte Interpolation und Filteroptik sind in ein und demselben Miniaturmesssystem untergebracht.

ATOM DX ist mit dem optionalen Advanced Diagnostic Tool ADTi-100 und der Software ADT View erhältlich: Sie bieten detaillierte Diagnoseinformationen und helfen bei der optimalen Installation des Messsystems und der sofortigen Fehlersuche, um selbst schwierigste Motion Control-Anwendungen zu handhaben.

Das ATOM DX Messsystem bietet Auflösungen bis 2,5 nm und zahlreiche Konfigurationsmöglichkeiten.

ATOM DX wird in Varianten mit seitlichem Kabelausgang und oberem „Top Exit“-Ausgang sowie Maßverkörperungen mit wahlweise 20 µm oder 40 µm Teilungsperiode angeboten.

BOX-GRÖSSE

Mithilfe der Box-Größe lässt sich der Grundabstand zwischen abstandscodierten Referenzmarken bestimmen.

Abstandscodierte Referenzmarken gibt es in verschiedenen Formaten, das üblichste ist jedoch als Boxmethode bekannt. Hierbei werden periodische Referenzmarken in einem festen Abstand gesetzt (sie bilden die Box), wobei eine dritte Referenzmarke in einem spezifischen Abstand dazwischen positioniert wird.

KALIBRIERUNG

1) Zur Bestimmung, Überprüfung oder Korrektur der Genauigkeit eines Messsystems.

Bei Messsystemen bedeutet dies den Vergleich der vom Messsystem gemeldeten Position mit einem Laser, Prüfgerät oder anderen bekannten Gerät.

2) Zur Einstellung des Inkrementalsignalpegels sowie der Phasenlage der Referenzmarke bei einem TONiC oder ATOM Messsystem.

TAKTFREQUENZ

Dieser Begriff bezieht sich normalerweise auf die Frequenz des Taktes am Eingang der Empfangselektronik (im Allgemeinen der Antrieb oder die Steuerung).

Bei jedem Taktzyklus sucht die Eingangselektronik nach einem Zustandswechsel an den Leitungsempfängern. Findet eine Zustandsänderung statt, wird der Zähler entsprechend inkrementiert bzw. dekrementiert.

Falls der Ausgang des Messsystems schneller als der Takt an der Eingangselektronik ist, können sich 2 Zustände in 1 Zyklus ändern, was den Quadraturdecoder durcheinanderbringt.

Zu beachten ist, dass manchmal digitale Filter am Eingang angewendet werden. Diese beseitigen Rauschstörungen, senken jedoch auch die effektive Taktfrequenz der Empfangselektronik.

GETAKTETER AUSGANG

Alle TONiC und ATOM Messsysteme sowie die hochauflösenden Versionen des RG2/RG4 besitzen getaktete digitale Ausgänge. Das bedeutet, dass der Interpolator die Lissajous-Figur prüft und den Zustand des digitalen Ausgangs bei Bedarf einmal pro Taktzyklus ändert.

Es sind verschiedene Taktfrequenzen verfügbar und unsere Datenblätter enthalten Empfehlungen bezüglich der Taktfrequenzen der Empfangselektronik (unter Berücksichtigung von Flankensteilheit in Kabel und Leitungsempfängern usw. Beispielsweise besitzt ein TONiC Interface mit 20 MHz einen internen Takt von etwa 16 MHz.

Es wird darauf hingewiesen, dass dies nicht mit Retiming gleichzusetzen ist.

TAKTGESCHWINDIGKEIT

Hierbei handelt es sich um eine andere Bezeichnung für Taktfrequenz.

KOMPONENTEN-ABTASTKOPF

Ein Komponenten-Abtastkopf ist ein Produkt, das für den Einbau in ein OEM-Produkt gedacht ist. Bei Komponenten-Abtastköpfen sind Gehäuse und Schnittstellenschaltungen im Vergleich zu einem vollständig geschlossenen, herkömmlichen Abtastkopf häufig stark reduziert. Sie erfordern in der Regel mehr Anwendungstechnik vonseiten des Kunden wie zusätzliche Schirmung, und die Interpolation erfolgt oft extern.

RGH34 und RoLin sind beispielsweise Komponenten-Abtastköpfe.

STEUERUNG

Das „Gehirn“ der Maschine, das Bewegungen und Abläufe kontrolliert.

Es wird eine große Auswahl an Steuerungsprodukten angeboten. Viele erfüllen verschiedene Zwecke, während manche nur bestimmte Aufgaben übernehmen:

CNC-Steuerungen (rechnergestützte numerische Steuerungen) sind beispielsweise für Anwendungen auf Werkzeugmaschinen optimiert. Viele Steuerungen arbeiten mit komplexen Algorithmen, welche die Leistung der Maschine verbessern.

Modulare Systeme wie UMAC von Delta Tau können durch Zusatzkarten erweitert werden, um exakt den Kundenanforderungen gerecht zu werden.

„Steuerung“ wird häufig als allgemeiner Begriff verwendet und manchmal fälschlicherweise zur Beschreibung eines Servoverstärkers (Antriebs) gebraucht.

Ausdehnungskoeffizient

Thermischer Ausdehnungskoeffizient

Der thermische Ausdehnungskoeffizient beschreibt, wie stark sich ein Material in einer linearen Richtung bei Temperaturanstieg ausdehnt. Normalerweise wird dieser Wert in µm/m/°C oder ppm/°K ausgedrückt.

Hierbei ist anzumerken, dass dies ein komplexes Thema ist. Beispielsweise besitzen Materialien unterschiedliche Ausdehnungswerte bei unterschiedlichen Temperaturen, weshalb sich die Wertangabe normalerweise auf einen begrenzten Temperaturbereich um 20 °C bezieht.

ZYKLISCHER FEHLER

Der zyklische Fehler wird auch als SDE (Sub-Divisional Error) bezeichnet.

BEZUGSPUNKT

Der Begriff Bezugspunkt kann sich auf verschiedene Dinge beziehen:

  • Eine Referenzmarke
  • Die Position, an der ein Maßband mit unabhängigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten (beispielsweise RTLC) am Installationsuntergrund fixiert ist
  • Eine definierte Nullposition auf der Maßverkörperung oder der Maschine
  • Ein Kalibrierstandard

DIGITAL

Signale oder Informationen, die nur zwei diskrete Zustände haben können: high oder low.

Bei einem Messsystem bezieht sich „digital“ normalerweise auf die Ausgabesignale eines digitalen Messsystems. Diese Signale sind in Quadratur angeordnet, wie in sämtlichen Datenblättern zu den Messsystemen von Renishaw beschrieben.

Manche Leute halten digitale Signale für rauschunempfindlicher als analoge Signale, da jede Störung des Signalpegels beim Signalempfang beseitigt wird. Andere argumentieren hingegen, dass analoge Signale niedrigere Frequenzen besitzen, weswegen sie stärker gefiltert werden können.

In jedem Fall ist anzumerken, dass digitale Messsysteme den Nachteil besitzen, dass immer ein Kompromiss zwischen Geschwindigkeit und Auflösung eingegangen werden muss.

VERSCHMUTZUNGSUNEMPFINDLICHKEIT

Die Fähigkeit eines Messsystems, die Position trotz Schmutz und Verunreinigung weiter zu lesen.

Die Verschmutzungsunempfindlichkeit (oder Verschmutzungstoleranz) wird zum einen durch das optische System und zum anderen durch die Auto Gain Control-Elektronik erreicht.

Die inkrementellen Messsysteme von Renishaw verwenden Filteroptiken, die so eingestellt sind, dass sie nur 1 Periode, die Teilungsperiode, sehen. Schmutz und Verunreinigungen haben stets eine davon abweichende Periode, weswegen sie vom Messsystem nicht angenommen wird. So wird erreicht, dass die Lissajous-Signale durch Verschmutzung nicht verschoben werden.

Auto Gain Control verstärkt oder schwächt das Signal elektronisch ab, um eine möglichst gleichbleibende Lissajous-Figur zu erhalten.

ABSTANDSCODIERT

Abstandscodierte Referenzmarken sind entlang der Maßverkörperung eines Messsystems in spezifischen Abständen positioniert; wenn der Abtastkopf zwei benachbarte Referenzmarken überfährt, kann die Steuerung die absolute Position anhand des spezifischen Abstands zwischen diesen Referenzmarken berechnen.

ELEKTRISCHER ANSCHLUSS

Mit elektrischer Anschluss ist der Anschluss des Messsystems an die Empfangselektronik gemeint. Dies schließt die Spannungsversorgung, die Erdung/Schirmung und die Signale mit ein.

Es muss unbedingt überprüft werden, dass die Ausgangssignale des Messsystems mit den Eingängen der Empfangselektronik kompatibel sind.

Eine unvorschriftsmäßige Erdung/Schirmung ist die häufigste Ursache für Probleme bei Messsystemen. Kurzschlüsse oder übermäßiges Rauschen zwischen 0V und Erde führen häufig zu Rauschstörungen, Zählfehlern oder nicht erkannten Referenzmarken.

Es muss sichergestellt werden, dass die Spannungsversorgung über eine ausreichende Strombelastbarkeit zur Versorgung des Messsystems verfügt. Vergessen Sie auch den Spannungsabfall entlang der Kabel nicht!

UNEMPFINDLICHKEIT GEGEN ELEKTRORAUSCHEN

Die Fähigkeit eines Produktes, in Umgebungen mit Elektrorauschen weiter zu arbeiten.

Messsysteme können verschiedenen Arten von Elektrorauschen ausgesetzt sein:

  • Elektromagnetische Störungen können in das Kabel oder den Abtastkopf induziert oder eingekoppelt werden.
  • Rauschen tritt häufig bei der Spannungsversorgung auf
  • Rauschen kann auch bei der Maschinenerde auftreten

Durch eine sorgfältige Planung der Messsystemelektronik kann den unerwünschten Auswirkungen dieser Rauschquellen entgegengewirkt werden.

EMV-UMGEBUNG

EMV = Elektromagnetische Störung

Hierbei handelt es sich um eine Störung (Rauschen), die in dem Bereich um das Messsystem auftritt.

Häufige Ursachen für eine als Rauschen auftretende elektromagnetische Störung sind:

  • Schnell wechselnde Ströme in Motorkabeln
  • Funkenerzeugende, fehlerhafte Anschlüsse
  • Unzureichend geschirmte Schalter oder Schütze
  • Fehlerhafter Erdungsanschluss oder mangelhafte Spannungsversorgung
  • Schweißen, Funkenerosion oder andere rauschende, in Maschinennähe ausgeführte, Arbeiten

OPTISCHES MESSSYSTEM IN GESCHLOSSENER BAUWEISE

In einem geschlossenen optischen Renishaw Messsystem ist die Elektronik und Optik des Messsystems in einer hermetisch geschlossenen Einheit integriert, die am Gehäuse des Abtastkopfes befestigt ist. Sowohl die geschlossene optische Einheit als auch die Maßverkörperung des Messsystems sind zusätzlich in einem hermetisch geschlossenen Gehäuse geschützt. Diese Bauweise bietet eine hohe Beständigkeit gegen Verunreinigung durch Flüssigkeiten und Schmutzpartikel.

MESSSYSTEM

Im Allgemeinen ist ein Geber ein Gerät oder Prozess, der Daten von einem Format in ein anderes umwandelt.

Bei der Positionsmessung ist ein Geber ein Gerät, das die Position misst und diese Informationen in einem geeigneten Format an einen Antrieb oder eine Steuerung weiterleitet.

EVOLUTE™ offenes, absolutes Messsystem

Die Baureihe EVOLUTE ist ein absolutes, berührungsloses, optisches Messsystem mit 50 μm Teilungsperiode, das herausragende Installationstoleranzen sowie eine höhere Verschmutzungsunempfindlichkeit für Anwendungen bietet, die nicht nur eine höchstmögliche Betriebssicherheit, sondern auch eine schnelle Installation erfordern. Auflösungen bis zu 50 nm in Verbindung mit einem geringen zyklischen Fehler und geringem Jitter durch eine innovative Optikbauweise und schnelle Signalverarbeitung verleihen dem Messsystem EVOLUTE die angestrebte Leistungsfähigkeit, um den Anforderungen anspruchsvoller OEM-Anwendungen gerecht zu werden.

FASTRACK™

FASTRACK ist ein patentiertes Führungsschienen-System für die Maßbandmontage, das mit den Maßbändern RTLC oder RTLA verwendet wird.

Anders als andere Führungsschienen-Systeme ist FASTRACK aus vergütetem Edelstahl gefertigt, sodass es gegenüber einer versehentlichen Beschädigung sehr viel unempfindlicher ist als ein weiches Aluminium-Strangpressprofil. FASTRACK lässt sich außerdem schnell und einfach installieren.

Führungsschienen-Systeme besitzen verschiedene Vorteile:

  • Maßbänder können leicht vor Ort ausgetauscht werden
  • Maßbänder können sich entsprechend dem eigenen Ausdehnungskoeffizienten ausdehnen/zusammenziehen, unabhängig von der Führungsschiene oder dem Installationsuntergrund
  • Lange Maßbänder können vorübergehend aus großen Maschinen entfernt werden, wenn sie für den Transport zerlegt werden müssen

FILTERUNG

Filterung ist die Unterdrückung von Signalen, Vibrationen oder Strahlung bestimmter Frequenzen, während andere Frequenzen erfasst werden sollen.

Bei Positionsmesssystemen wird Filterung häufig zu folgenden Zwecken eingesetzt:

  • Filteroptiken unterdrücken Frequenzen, die nicht von der Teilungsperiode stammen
  • Durch Filterung elektrischer Signale kann Rauschen beseitigt und Jitter reduziert werden
  • Die Filterung der Spannungsversorgung trägt zur Beseitigung von Rauschanteilen bei und gewährleistet dadurch einen gleichmäßigeren und zuverlässigeren Systembetrieb

OHNE STECKER

Verweist auf ein Kabel, das ohne Steckverbinder mit freien Leitungsenden geliefert wird. Kunden können dadurch leicht den eigenen bevorzugten Steckverbinder anbringen.

FORTiS™ OPTISCHES MESSSYSTEM IN GESCHLOSSENER BAUWEISE

Optische FORTiS Messsysteme in geschlossener Bauweise wurden für den Einsatz in rauen Industrieumgebungen entwickelt, wo eine hochgenaue Positionsbestimmung und Messtechnik benötigt werden. Ein abgeschlossener optoelektronischer Abtastkopf wandelt Bewegungen zur Maßverkörperung in Positionsdaten um. Vorteile:

  • Absolute Messtechnik – präzise, zuverlässig und bewährt
  • Berührungsloses Prinzip – weniger Hysterese und verschleißfrei
  • Einzigartig versiegelt – höhere Beständigkeit gegen Verunreinigung durch Flüssigkeiten und feste Rückstände
  • Außergewöhnliche Vibrationsbeständigkeit – höhere Leistung und Lebensdauer
  • Patentierte Einstell-LED – für eine schnelle, intuitive und von Anfang an fehlerfreie Installation
  • Kompatibel mit dem Advanced Diagnostic Tool ADTa-100 für eine einfache Einrichtung und Fehlersuche

FPC-Kabel

Englisch: Flexible Printed Circuit

Hierbei handelt es sich um ein flaches, flexibles Kabel, das mit kleinem Nullkraftsteckverbindern verwendet wird. FPC-Kabel besitzen sehr geringe Biegekräfte, ihre letztendliche dynamische Tauglichkeit ist jedoch häufig viel geringer als bei Standardkabeln, weswegen FPC-Kabel im Allgemeinen nicht für dynamische Anwendungen empfohlen werden. FPC-Kabel sind auch mit Schirmung erhältlich.

FPD

Flachbildschirm (Englisch: Flat Panel Display)

ERDUNG

Die Mittel und Maßnahmen zur Verbindung der Maschine mit Erde. Auch als Erde bekannt.

Hierzu ist anzumerken, dass die Erdung ein wesentlicher Bestandteil der elektrischen Integration des Messsystems ist: Eine unzureichende Erdung, bei der Kurzschlüsse oder Rauschen zwischen 0 V und Erde auftreten, ist eine der häufigsten Ursachen für Probleme am Messsystem.

HYSTERESE

Hysterese ist die Zeitverzögerung einer Antwort nach einer Änderung der Eingangssignale, welche die Antwort auslösen.

Beispiele für Hysterese in Messsystemanwendungen sind:

  • Wenn das Maßband eines Messsystems mit Führungsschienen an einem Installationsuntergrund befestigt ist, bewirken die abweichende thermische Ausdehnung des Maßbands und die Reibung im Befestigungssystem während der thermischen Wechselbelastung des Installationsuntergrundes, dass die Maßbandenden in leicht unterschiedlichen Positionen verharren.
  • Elektrische Hysterese im Abtastkopf bedeutet, dass eine angegebene Position an einer etwas anderen Stelle in Vorwärts- und Rückwärtsrichtung stattfinden wird.
  • Gekapselte Messsysteme besitzen eine leichte Verzögerungszeit bei Richtungsumkehr. Dies wird als Umkehrfehler bezeichnet.

INKREMENTELL

Eine absolute Position ist eine Position, die in sich abgeschlossen ist und unabhängig von anderen Positionen oder Werten definiert wird. Bei Absolut-Messsystemen wird zwischen drei Haupttypen unterschieden: wirklich absolut, pseudo-absolut und batteriebetrieben absolut.

Ein inkrementelles Messsystem gibt hingegen Signale aus, die nur die relative Bewegung angeben – die absolute Position der Achse kann nur vom Antrieb oder der Steuerung bestimmt werden, welche die relative Position mit einer bekannten Referenzposition, z. B. einem Signal von einer Referenzmarke, verrechnet.

Inkrementelle Messsysteme können die Absolutposition beim Einschalten nicht melden – zuerst muss eine Referenzmarke gelesen werden, bevor eine absolute Position berechnet werden kann. Inkrementelle Positionssignale können in beide Richtungen zählen, wobei die Informationen bezüglich der relativen Position entsprechend inkrementiert bzw. dekrementiert werden.

INDUSTRIESTANDARD

Mit Industriestandard sind bestimmte, branchenweit übliche Spezifikationen gemeint.

Beispielsweise sollten spannungsgesteuerte Analogsignale gemäß dem etablierten Industriestandard 1 Vss Signale sein. Digitale Signale sollten RS422 konform sein.

Diesbezüglich ist zu beachten, dass sich Industriestandards auf die Spezifikationen beziehen, jedoch nicht die Qualität festlegen. Es kann also zwei Messsysteme geben, die beide in Bezug auf die Signalgröße dem Industriestandard entsprechen, jedoch in ihrer Leistung sehr unterschiedlich sind.

INTERFACE

Ein elektronisches Gerät, das Signale verarbeitet oder verschiedene andere Vorgänge durchführt.

Serielle Kommunikationsprotokolle wie BiSS®-C oder Siemens DRIVE-CLiQ® werden oft als Interface bezeichnet, d. h. als Schnittstelle zwischen zwei Teilen.

INTERPOLATOR

Ein Gerät, das analoge Signale in digitale Signale umwandelt.

Bei Positionsmesssystemen werden Interpolatoren häufig verwendet, um analoge Sinus- und Kosinusausgangssignale von einem inkrementellen Messsystem in eine digitale Umsetzung derselben Signale umzuwandeln.

Eine Vielzahl verschiedener Interpolatoren mit unterschiedlicher Interpolationsqualität und -geschwindigkeit ist im Handel erhältlich.

IN-TRAC™

IN-TRAC wird die optische Referenzmarke auf Maßverkörperungen von Renishaw genannt, die direkt in die inkrementelle Teilungsperiode (Maßbandmarkierungen) eingebettet ist.

IN-TRAC Referenzmarken sind viel unempfindlicher gegenüber Gierwinkelabweichungen als Referenzmarken, die entlang der inkrementellen Teilungsperioden positioniert sind.

INVAR®

Invar ist eine Nickel-Eisen-Legierung, die über einen sehr niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizenten von etwa 1,2 ppm/°C verfügt.

Renishaw bietet aus einer Legierung namens ZeroMet™ gefertigte Maßverkörperungen an. Hierbei handelt es sich um eine Form von Invar, die speziell aufgrund ihrer hohen Stabilität ausgewählt wurde.

IP-SCHUTZART

Die Abkürzung IP steht für Ingress Protection (Schutz gegen Eindringen) oder auch International Protection. Die Schutzart bestimmt die Abdichtung eines elektrischen Gehäuses.

IP-Schutzarten werden mit zwei Kennziffern angegeben: die erste Ziffer bezieht sich auf den Staubeintritt und die zweite Ziffer auf das Eindringen von Wasser. Bei IP64 gibt beispielsweise die Kennziffer 6 den Schutz gegen Fremdkörper an und die Kennziffer 4 den Schutz gegen Wasser.

IP-Schutzarten sind in der internationalen Norm IEC 60529 festgelegt.

NEMA veröffentlicht der IEC-Norm ähnliche Schutzarten. Allerdings weicht das Nummerierungssystem ab und die NEMA-Normen berücksichtigen auch Korrosionsbeständigkeit und Dichtungsalterung.

Jitter

Das von einem Messsystem abgegebene Positionsrauschen, wenn keine Bewegung stattfindet.

Der Wert wird normalerweise in RMS angegeben, jedoch gibt es viele Verfahren zur Messung des Positionsrauschens; die Bandbreite der Messung ist besonders entscheidend.

Messsysteme mit geringerem Jitter können die Position besser halten und erzeugen weniger Wärme in Linearmotoren. Außerdem weisen sie eine gleichmäßigere Geschwindigkeitsregelung bei geringen Geschwindigkeiten auf.

LEDs

Licht emittierende Diode

LED-ANZEIGEN

Farbige LEDs, die den Signalpegel, die Phasenlage der Referenzmarke, den CAL/AGC-Status und eine Vielzahl anderer Messsystemstatus- bzw. Diagnosesignale anzeigen.

ENDSCHALTER

Ausgänge von einem Messsystem zur Angabe, dass der Abtastkopf das Verfahrwegende erreicht hat.

Einfache Endschalter besitzen ein Signal zur Angabe, dass der Abtastkopf ein Ende der Achse erreicht hat. Der Antrieb oder die Steuerung kann nicht unterscheiden, welches Verfahrwegende erreicht wurde.

Richtungskennende Endschalter geben ein unterschiedliches Signal aus, je nachdem welches Verfahrwegende erreicht wurde; bei Messsystemen von Renishaw werden diese als Verfahrwegende „P“ bzw. „Q“ bezeichnet.

LINEAR

Geradlinige Bewegung oder Form.

LISSAJOUS

Eine Methode zur Anzeige von Sinus- und Kosinussignalen, wobei das Ausgangssignal eine Kreisform abzeichnet.

Wenn die Ausgangssignale von Messsystemen auf diese Art angezeigt werden, lassen sich leicht viele Eigenschaften des Messsystembetriebs wie beispielsweise Signalpegel und Signalqualität bestimmen.

MIKROMETER

Eine Längeneinheit.

1 Mikrometer = 0,001 Millimeter = 1000 Nanometer

Das Symbol für Mikrometer ist µm.

MHz

Megahertz, eine Einheit für die Frequenz.

1 MHz = 1 Million Zyklen pro Sekunde

NANOMETER

Eine Längeneinheit

1 Nanometer = 0,001 Mikrometer = 1000 Pikometer

Ein Nanometer entspricht ungefähr der Länge von 10 Kohlenstoffatomen.

KNOTENPUNKT

Das Phasengitter im Abtastkopf eines Messsystems funktioniert ähnlich wie eine Objektivlinse und der Knotenpunkt ist die Position, um welche die im Kopf erfassten Interferenzstreifen gebildet werden – falls die Maßverkörperung (oder der Abtastkopf) um diesen Punkt rotiert, bewegen sich die Streifen am Fotodetektor nicht.

Viele Maßverkörperungen werden mit Knicken oder auf leicht unebenen Flächen installiert, was zu Messfehlern führen kann. Messsysteme von Renishaw wie ATOM besitzen einen Knotenpunkt auf der Oberfläche der Maßverkörperung. Dadurch kann die Maßverkörperung geneigt werden und es entsteht kein solcher Welligkeitsfehler.

Bei vielen anderen Abtastkopftypen übernimmt die Maßverkörperung die Funktion des Phasengitters und der Knotenpunkt befindet sich über der Oberfläche der Maßverkörperung. In diesem Fall bewirkt jede Welligkeit der Maßverkörperung eine Bewegung der Streifen über den Fotodetektor, was zu einer falschen Positionserfassung führt.

RAUSCHEN

Eine unerwünschte elektrische Störung in einem Stromkreis, welche die nützlichen Informationen in einem Signal beeinträchtigt.

NOMENKLATUR

Die Struktur eines Artikelnummernsystems. Wortwörtlich die Struktur eines Namens.

BERÜHRUNGSLOS

Eine Messsystemart, bei der keine Berührung zwischen dem Abtastkopf und der Maßverkörperung stattfindet. Bei manchen Firmen auch als offen bezeichnet.

OPTISCHE MESSSYSTEME IN OFFENER AUSFÜHRUNG

Ein optisches Messsystem ist ein elektromechanisches Gerät, das ein elektrisches Ausgangssignal proportional zur linearen Verschiebung einer linearen Bewegungsachse oder zur Winkelposition einer Eingangswelle erzeugt.

AUSGANGSSIGNAL

Signale, die vom Abtastkopf des Messsystems während des Betriebs abgegeben werden.

TEILKREIS

Renishaws Auswahl an RKL Maßverkörperungen unterstützt Teilkreisanwendungen. Dank der Flexibilität, die das dünne Profil dieser Maßverkörperungen bietet, können diese um eine Trommel, Welle oder einen Bogen mit einem minimalen Radius von 26 mm gelegt werden.

Diese neue Funktion ist sowohl für die inkrementellen als auch absoluten Varianten der RKL Maßverkörperungen erhältlich.

LEITERPLATTE

Printed Circuit Board (PCB)

TEILUNGSPERIODE

Der Abstand zwischen benachbarten Markierungen auf der Maßverkörperung eines Messsystems. Eine Maßverkörperung mit 20 µm Teilungsperiode besitzt normalerweise eine 10 µm breite dunkle Linie und eine 10 µm breite helle Linie.

Sie wird manchmal auch als Maßband- bzw. Maßstabteilung bezeichnet.

PRÄZISION

Siehe Wiederholgenauigkeit.

QUANTiC™ OFFENES, INKREMENTELLES MESSSYSTEM

Das Messsystem QUANTiC mit integrierter Filteroptik und Interpolationstechnologie von Renishaw ist ein unempfindliches, inkrementelles, offenes, optisches Messsystem in extrem kompakter Bauform. QUANTiC ist dank außergewöhnlich großer Installations- und Betriebstoleranzen sowie integrierter Kalibrierungsfunktionen leicht einsetzbar.

QUANTiC Abtastköpfe bieten digitale Ausgangssignale sowie eine neue Analogsignal-Variante mit vielfältigen Konfigurationen und linearen oder rotativen Maßverkörperungen. Geschwindigkeiten von bis zu 24 m/s lassen sich erzielen, um selbst höchsten Anforderungen an die Bewegungssteuerung gerecht zu werden.

Umfassende Diagnoseinformationen lassen sich über das Advanced Diagnostic Tool ADTi‑100 und die zugehörige Software ADT View während der Installation sowie zur Diagnose und Fehlersuche bei der Anwendung abrufen.

ABTASTKOPF

Der Abtastkopf liest und interpretiert die Positionsinformationen der Maßverkörperung mithilfe optischer, magnetischer, induktiver oder kapazitiver Verfahren und gibt Positionsdaten über elektrische Signale aus.

REE

Eine Interpolatoreinheit von Renishaw, die 1 Vss Analogsignale des Messsystems annimmt und digitale Rechtecksignale ausgibt.

REFERENZMARKE

Eine Bezugspunktposition entlang einer Achse.

Die Bezeichnung Referenzmarke kann verwendet werden für:

  • Den eigentlichen Referenzmarkengeber wie den Referenzmarkenmagnet oder die optische IN-TRAC™ Referenzmarke.
  • Das Referenzmarken-Ausgangssignal vom Abtastkopf/Interface.

REL

Eine Produktreihe von Renishaw, die hochgenaue Maßstäbe mit geringer thermischer Ausdehnung umfasst.

Diese Maßstäbe sind aus ZeroMet gefertigt, einer Nickel-Eisen-Legierung mit geringer Ausdehnung, bei der es sich um eine sehr stabile Form von Invar handelt.

Mögliche Optionen sind:

  • RELM: Maßstab mit einer Referenzmarke in der Mitte
  • RELE: Maßstab mit einer Referenzmarke an einem Ende
  • RELA: Maßstab mit Absolutcodierung

ZUVERLÄSSIGKEIT

Die Fähigkeit eines Messsystems, im Lauf der Zeit und Nutzung einwandfrei weiter zu funktionieren.

Die Zuverlässigkeit wird gemessen anhand:

  • MTTF: Mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall, auch als mittlere Lebensdauer bezeichnet (englisch: Mean Time To Failure)
  • MTTFd: Mittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall (englisch: Mean Time To dangerous Failure)
  • MTBF: Mittlere Zeit zwischen Ausfällen (englisch: Mean Time Before Failures)

Die Zuverlässigkeit kann auch verwendet werden, um die Fähigkeit eines Messsystems anzugeben, Verunreinigungen und andere nicht-ideale Bedingungen während seiner Lebensdauer zu tolerieren.

WIEDERHOLGENAUIGKEIT

Die Fähigkeit des Messsystems, dieselbe Position jedes Mal zu melden, wenn es an einem bestimmten Punkt entlang der Achse ankommt.

Manchmal auch als Reproduzierbarkeit, Streuung oder Präzision bezeichnet.

REPRODUZIERBARKEIT

Siehe Wiederholgenauigkeit.

RESOLUTE™ OFFENES, ABSOLUTES MESSSYSTEM

Ein einspuriges, offenes optisches Absolut-Messsystem von Renishaw.

AUFLÖSUNG

Der kleinste von einem Messsystem ausgegebene Messschritt: Dies ist die Mindeststrecke, die das Messsystem zurücklegen muss, damit sich sein Zählwert am Ausgang um 1 ändert.

Die Auflösung wird manchmal mit Genauigkeit und Wiederholgenauigkeit verwechselt. Sie kann kleiner als der Rauschpegel des Messsystems sein.

RGH

Die Bezeichnung für Abtastköpfe bei Messsystemen der Baureihen RG2 und RG4 von Renishaw.

RGSZ

Goldmaßband von Renishaw. Ein von Renishaw erhältliches, goldbeschichtetes Stahlmaßband mit vom Kunden wählbaren, optischen IN-TRAC™ Referenzmarken. RGSZ wird auf der Rolle geliefert und kann auf jede Achslänge bis 50 m zugeschnitten werden. Es wird mit der selbstklebenden Rückseite befestigt und thermisch an den Installationsuntergrund angepasst, was die thermische Kompensation erleichtert.

ABTASTKOPFABSTAND

Der Abtastkopfabstand ist der Abstand zwischen der Maßverkörperung des Messsystems und der Abtastkopfunterseite.

Die Toleranz des Abtastkopfabstandes ist die Veränderung dieses Abstands, die der Abtastkopf bewältigen kann.

MESSRING

Eine rotative Maßverkörperung in Form eines Ringes, wobei die Maßteilung im Allgemeinen auf der Außenfläche des Ringes aufgebracht ist. Zu den Messringen von Renishaw zählen RESR, RESM, RESA, REXM und REXA. Magnetische Messringe sind ebenfalls erhältlich.

RESTWELLIGKEIT

Die Spannungswelligkeit der Versorgungsspannung ist der Rauschpegel bei einer 5 V Spannungsversorgung.

Geschwindigkeitswelligkeit ist ein Maß für die Geschwindigkeitsänderung einer Achse, wenn sie zur Bewegung bei konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird.

RKL

flaches Renishaw Maßband aus Edelstahl, einschließlich des folgenden Modells:

  • RKLC-S: Stahlmaßband, inkrementell, IN-TRAC Referenzmarken, selbstklebend


ROLLEN

Drehung um die Längsachse

ROTATORISCH

Eine kreisförmige Bewegung ausführend.

Im Fall von Messsystemen messen rotatorische Drehgeber Drehbewegungen.

Es wird darauf hingewiesen, dass Drehgeber-System der Oberbegriff für alle Messsysteme ist, die Winkel messen. Drehgeber-System wird jedoch auch für leistungsschwächere Drehgeber verwendet, während Winkelmesssystem leistungsstärkere Drehgeber bezeichnet.

RSL

Eine Produktreihe aus hochgenauen Edelstahlmaßstäben von Renishaw. Die Reihe umfasst die folgenden Modelle:

  • RSLM: Stahlmaßstab mit einer Referenzmarke in der Mitte
  • RSLE: Stahlmaßstab mit einer Referenzmarke an einem Ende
  • RSLC: Stahlmaßstab mit vom Anwender wählbaren Referenzmarke
  • RSLR: Stahlmaßstab ohne Referenzmarken
  • RSLA: Stahlmaßstab mit Absolutcodierung

Das Wort Maßstab bezeichnet eine Maßverkörperung mit starkem Querschnitt.

RTL

Eine Produktreihe aus Edelstahlmaßbändern von Renishaw. Die Reihe umfasst die folgenden Modelle:

  • RTLC: Stahlmaßband, inkrementell, IN-TRAC™ Referenzmarken
  • RTLC-S: Stahlmaßband, inkrementell, IN-TRAC™ Referenzmarken, selbstklebend
  • RTLA: Stahlmaßband, absolut codiert
  • RTLA-S: Stahlmaßband, absolut codiert, selbstklebend

STREUUNG

Siehe Wiederholgenauigkeit.

Zyklischer Fehler (SDE)

Englisch: Sub-Divisional Error, SDE. Der Messfehler innerhalb einer Signalperiode.

Dieser Fehlermechanismus entsteht durch Imperfektionen in der Form oder Zentrierung des Lissajous-Ausgangssignals des Messsystems.

Zyklische Fehler können zu Gleichlaufschwankungen bei Linearmotoren oder Motorachsen mit Direktantrieb führen. Große zyklische Fehler können bewirken, dass eine Achse ein hörbares Geräusch macht, und Wärme kann erzeugt werden. Bei Anwendungen auf Werkzeugmaschinen können große zyklische Fehler zu einer schlechten Oberflächenqualität und bei Scanning-Maschinen zu unscharfen Bildern führen.

TONiC und ATOM sind mit einer Verarbeitungselektronik zur Reduzierung zyklischer Fehler ausgestattet.

DICHTUNGSSCHUTZ

Siehe IP-Schutzart.

EINSTELL-LED

Eine in Abtastköpfen (oder Interfaceeinheiten von Messsystemen) eingesetzte lichtemittierende Diode, welche die aktuelle Signalqualität und den Status des Messsystems, wie beispielsweise den Phasenabgleich der Referenzmarke, anzeigt. Dank der unmittelbaren Anzeige von Diagnoseinformationen werden keine zusätzlichen Einstellgeräte oder Oszilloskope benötigt.

Die meisten Messsysteme von Renishaw zeigen die Signalqualität über eine mehrfarbige Einstell-LED an, die zur Angabe einer schlechten/mittleren/guten Signalqualität rot/orange/grün leuchtet. Manche Messsystemmodelle können zur Anzeige eines optimal eingestellten bzw. sehr starken Signals auch blau leuchten.

EINSPURIG

Einspurig beschreibt die Maßverkörperung eines Absolut-Messsystems mit nur einem Teilungsperiodenstreifen, der sowohl eine grobe Absolutposition als auch feine inkrementelle Phaseninformationen liefert.

Herkömmliche Absolut-Messsysteme verwenden zwei parallele Teilungsspuren: inkrementell und absolut. Da der absolute Abtastkopf diese beiden Maßverkörperungen gleichzeitig lesen muss, kann jeder kleine Gierwinkelfehler zu einer Fehlinterpretation dieser beiden Lesungen führen, wodurch ein Messfehler entsteht.

RESOLUTE ist das weltweit erste, offene, optische Absolut-Messsystem, das eine einspurige Maßverkörperung liest und dadurch unempfindlich gegenüber Gierwinkelverschiebung ist.

SINUSFÖRMIG

Eine Wellenform wird als sinusförmig bezeichnet, wenn ihre Größe entsprechend einer Sinusfunktion variiert.

SCHIRMUNG

Unter Schirmung ist der Schutz des Messsystems gegen elektromagnetische Störbeeinflussung zu verstehen.

Ein wichtiges Anwendungsgebiet von Schirmung sind Kabel. Die Kabel von Renishaw sind im Allgemeinen doppelt geschirmt, wobei zwei Abschirmschichten aus verzinntem Kupfergeflecht bestehen, die spiralförmig um die Kabelseele in entgegengesetzter Richtung gewickelt sind. Der äußere Schirm wirkt wie ein Faraday-Käfig und ist an beiden Enden geerdet. Der innere Schirm wirkt wie eine Antenne und ist nur an der Empfangselektronik an 0 V angeschlossen.

Bei doppelt geschirmten Kabeln ist sicherzustellen, dass kein Kurzschluss zwischen 0 V und Erde vorliegt.

MASSSTAB

Eine Art von Maßverkörperung mit starkem Querschnitt.

RSLM und RELM von Renishaw sind beispielsweise Maßstäbe.

Ti

Das digitale Standardinterface für TONiC Messsysteme.

THERMISCHE AUSDEHNUNG

Siehe CTE.

TONiC™ OFFENES, INKREMENTELLES MESSSYSTEM

Eine Reihe kompakter, optischer, inkrementeller Messsysteme von Renishaw für hohe Leistung bei Regel-Aufgaben. Der Abtastkopf arbeitet mit dynamischer Signalverarbeitung, und der optische Referenzmarkendetektor ist direkt in den Inkrementalsignalsensor integriert. TONiC bietet ein hervorragendes Signal-Rausch-Verhältnis und ist gegenüber Verschmutzung unempfindlich.

UHV

Ultrahochvakuum. UHV wird im Allgemeinen als Drücke unter 10-9 Torr definiert.

Renishaw bietet bestimmte Abtastköpfe, die für die Verwendung in UHV-Umgebungen optimiert sind. Diese Abtastköpfe sind aus reinen Materialien gefertigt und gewährleisten eine minimale Ausgasung (die Freigabe von Chemikalien während des Abpumpens der Vakuumkammer).

GESCHWINDIGKEITSWELLIGKEIT

Bei Regel-Systemen wird jede Abweichung zwischen der vorgegebenen Geschwindigkeit und der tatsächlichen Geschwindigkeit zu einer gegebenen Zeit als Geschwindigkeitswelligkeit bezeichnet. Für Geschwindigkeitswelligkeit mitverantwortliche Faktoren sind die Messsystemauflösung und der zyklische Fehler.

VIONiC™ OFFENES, INKREMENTELLES MESSSYSTEM

Die VIONiC Baureihe ist Renishaws hochgenaues, digitales inkrementelles Komplettmesssystem mit einer großen Auswahl an linearen und rotatorischen Maßbandoptionen. VIONiC verbindet Renishaws bewährte Filteroptik mit hochentwickelter Interpolationstechnologie im Abtastkopf und bietet einen zyklischen Fehler (SDE) von typischerweise<±15 nm und eine Auflösung bis 2,5 nm.

VIONiC Abtastköpfe lassen sich dank des automatischen Kalibriermodus einfach installieren. Ein optionales Advanced Diagnostic Tool ADTi-100 ist erhältlich, um in Echtzeit Informationen zum Messsystem während der Installation oder aber zur Diagnose bei der Anwendung abzurufen.

VSS

Volt Spitze-Spitze (Englisch: VPP, Volts peak to peak). Ein Verfahren zur Messung der Größe einer Wellenform, wobei von der größten positiven Amplitude zur kleinsten negativen Amplitude der Wellenform gemessen wird. Das analoge Ausgangssignal vieler inkrementeller Messsysteme ist als 1 Vss spezifiziert.

Ein weiteres übliches Verfahren ist die Messung von Mittelwert-Spitzenwert, die beispielsweise zur Beschreibung des zyklischen Fehlers verwendet wird. Bei symmetrischen Wellenformen (wie Sinus und Kosinus) ist Mittelwert-Spitzenwert die Hälfte des Spitze-Spitze-Wertes.

GIEREN

Drehung um die vertikale Achse.

ZEROMET™

Eine Form von Invar (Nickel-Eisen-Legierung mit niedrigem thermischem Ausdehnungskoeffizienten), die speziell aufgrund ihrer besonders hohen Stabilität ausgewählt wurde. Renishaw bietet aus ZeroMet gefertigte Maßverkörperungen mit geringer thermischer Ausdehnung.