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RESOLUTE™ UHV Absolut-Messsystem mit RTLA30 Maßstab

Merkmale

  • Verfügbare Protokolle: BiSS®, Panasonic
  • Abtastkopfgröße: 36 x 16,5 x 17,2 mm
  • Auflösungen bis 1 nm bei 100 m/s
  • Genauigkeit von ±5 µm/m bei 20 °C
  • Thermischer Ausdehnungskoeffizient der Maßverkörperung bei 20 °C: 10,1 ±0,2 µm/m/°C

Vorteile

  • Vorteile eines Maßbands und einzigartige Unempfindlichkeit
  • Ausgezeichnete Motion-Control-Leistung
  • Großzügige Einstelltoleranzen
  • Geringe Ausgasung für Vakuumumgebungen 
  • Weniger als 10 nm RMS Jitter für eine verbesserte Positionsstabilität
  • ±40 nm zyklischer Fehler für gleichmäßige Geschwindigkeitsregelung
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Was ist RESOLUTE UHV?

RESOLUTE UHV bietet Absolutmesstechnik für Ultrahochvakuum-Anwendungen. Kunden können damit einen höheren Messdurchsatz erzielen, Beschädigungsrisiken senken und die Zuverlässigkeit verbessern.

RESOLUTE übertrifft alle anderen absoluten Messsysteme, die für UHV-Umgebungen entwickelt wurden. Mit einer Auflösung von 1 nm und Geschwindigkeiten bis zu 100 m/s bietet RESOLUTE eine Spezifikation, die in der Messsystem-Technologie eine bahnbrechende Neuerung darstellt.

Der Queen's Award for Enterprise: Innovation 2015

 

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

Was ist ein RTLA30 Maßband?

RTLA30 ist ein flaches Maßband aus Edelstahl, das über eine Absolutkodierung mit 30 µm Teilungsperiode verfügt. Genau auf ±5 µm/m und in Längen bis 21 Meter erhältlich. Zwei Montagemöglichkeiten sind verfügbar, die beide eine unabhängige thermische Ausdehnung erlauben und die Vorteile eines flexiblen Maßbands bieten.

RTLA30 kann mit dem revolutionären FASTRACK™ Maßband-Trägersystem verwendet werden. Mit diesem System können Führungsschienen schnell und einfach ganz ohne Befestigungsbohrungen verlegt werden. Ein Abstandshalter wird entfernt und das Maßband dann in die Führungsschiene eingeführt.

Das RTLA30-S Maßband wird mit der selbstklebenden Rückseite auf dem Untergrund befestigt. Der spezielle Kleber gewährleistet eine vom Installationsuntergrund unabhängige Maßbandausdehnung.

Zum Abschluss der Installation werden beide Maßbandtypen an einem Punkt zur Festlegung einer Bezugsposition mit einer Klemme fixiert.

Was spricht für dieses Messsystem?

UHV (Ultra-Hochvakuum)

RESOLUTE UHV bietet revolutionäre Absolut-Mess-Technologie von Renishaw mit einem Abtastkopf, der in UHV-Umgebungen bis zu 10 -9 Torr eingesetzt werden kann. Die neue Palette an RESOLUTE UHV Messsystemen ist aus Materialien mit sauberer Restgasanalyse (RGA) hergestellt, wodurch sie sich für Hochleistungs-, Halbleiter- und wissenschaftliche Anwendungen eignet.

Ausgezeichnete Motion-Control-Leistung

Die branchenführende Leistung von RESOLUTE UHV 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 UHV verwendet nicht das herkömmliche Dual-Track-System (zwei nebeneinanderliegende Spuren, eine inkremental und eine absolut), das schon bei kleinen Winkelabweichungen zu Messfehlern 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 UHV 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.

Protokolle

 

ProtokollBeschreibungDatenblattKompatible Produkte
BiSS®

Renishaw unterstützt BiSS C (unidirektional) Protokolle für Absolut-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

Panasonic

RESOLUTE mit serieller Kommunikationsschnittstelle von Panasonic ist in verschiedenen Ausführungen als Weg- und Winkelmesssystem erhältlich. Das mit den Antrieben der A5 und A6 Baureihen kompatible Messsystem bietet wiederholgenaues Feedback mit hoher Auflösung zur besseren Servo- und Geschwindigkeitssteuerung.

RESOLUTE Panasonic

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Technische Daten

Maßverkörperung

FASTRACK RTLA30: Maßband aus Edelstahl mit Track-Montagesystem

RTLA30-S: Absolut codiertes Maßband aus Edelstahl mit selbstklebender Rückseite zur direkten Montage auf dem Installationsuntergrund ohne die FASTRACK Führungsschienen

Abtastkopfgröße (LxBxH)

36 mm x 16,5 mm x 17,2 mm

Teilungsperiode

Nominal 30 µm

Thermischer Ausdehnungskoeffizient bei 20 °C

10,1 ±0,2 µm/m/°C

Gesamtgenauigkeit bei 20 °C

±5 μm/m

Maßbandlänge

Einige BiSS C® Protokollvarianten haben eine begrenzte max. Länge (siehe Datenblatt für nähere Informationen)

FASTRACK: 100 mm bis 25 m

RTLA30/RTLA30-S: bis 21 m

Maximale Geschwindigkeit

(Siehe Datenblatt für nähere Informationen)

Bis zu 100 m/s

Protokolle*

BiSS C Panasonic

Auflösungen

BiSS C: 50 nm, 5 nm und 1 nm Auflösungen

Panasonic: 100 nm, 50 nm und 1 nm Auflösungen

Zyklischer Fehler (SDE)

±40 nm

Elektrische Verbindung

Bis 10 m Kabel ohne Stecker

Stromversorgung

5 V ±10%, max. 250 mA bei 5 V (mit Abschlusswiderstand)

Vibration (im Betrieb)

100 m/s2 max. bei 55 Hz bis 2.000

Schock (nicht in Betrieb)

1.000 m/s2, 6 ms, ½ Sinus

Betriebstemperatur

0 ℃ bis +75 °C

Ausbacktemperatur (nicht im Betrieb)

120 °C

Schutzklasse

IP30

Kabelaufbau

Einzelne Abschirmung mit versilbertem Kupfergeflecht. FEP-Aderisolation über verzinntem Kupferdraht.

Vollständige technische Details finden Sie in den Datenblättern.

* Weitere Protokolle werden ständig hinzugefügt.

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!