RESOLUTE™ FS absoluut encodersysteem met RESA roterende (hoek)ring
Kenmerken
- Beschikbare protocollen: DRIVE-CLiQ
- Leeskopgrootte: 36 x 16,5 x 17,2 mm
- Resoluties tot 29-bits/omwenteling bij 18.000 omw/min
- ±0,52 - 5,49 boogseconden systeemnauwkeurigheid
- Gecertificeerd volgens:
ISO 13849:2015 PLd
IEC 61508:2010 SIL2
IEC 61800-5-2:2007 SIL2
Voordelen
- Platte ring met grote interne diameter voor eenvoudige installatie
- Uitstekende bewegingsbesturing
- Zeer hoge vuilbestendigheid
- Ruime insteltoleranties
- Minder dan 10 nm RMS jitter voor een betere positionele stabiliteit
- ± 40 nm interpolatiefout voor een soepele snelheidsregeling
Wat is RESOLUTE FS?
De RESOLUTE FS (Functional Safety) is een werkelijk absoluut optisch encodersysteem met fijne pitch, dat zeer ongevoelig is voor vuil en met zijn indrukwekkende specificaties een nieuw tijdperk in positieterugkoppeling vormt. Het is de eerste absolute encoder ter wereld die een 29-bits resolutie haalt bij 18.300 tpm. Ultralage SDE en jitter zorgen voor een roterend encodersysteem dat alle andere encoders in zijn klasse overtreft. Gecertificeerd als SIL2 en PLd voor toepassingen in functionele veiligheid.
RESOLUTE werkelijk absoluut 30 µm encodersysteem, winnaar van de 'Queen's Award for Enterprise 2015' in de categorie Innovatie
Wat is een RESA ring?
RESA is een roestvaststalen ring uit één stuk met een absolute schaalcode rechtstreeks op de omtrek aangebracht. Twee versies zijn beschikbaar in een breed scala van maten (Ø52 mm tot Ø550 mm). Ringen met A-doorsnede bieden een indrukwekkende geïnstalleerde nauwkeurigheid en een conusbevestigingssysteem dat de noodzaak vermindert voor bewerkte onderdelen met hoge toleranties en het elimineert excentriciteit. Dunne ringen met B-doorsnede met weinig massa en een laag massatraagheidsmoment, zijn ook beschikbaar. Zowel ringen met een A- als een B-doorsnede hebben een grote interne diameter voor flexibele integratie. De contactloze werking elimineert omkeerspeling, torsie van assen en andere mechanische hysteresisfouten die inherent zijn aan conventionele gesloten encoders.
Waarom dit encodersysteem kiezen?
Certificering voor functionele veiligheid
De RESOLUTE FS is een werkelijk absoluut open optisch encodersysteem dat gecertificeerd is volgens de volgende normen voor functionele veiligheid:
ISO 13849:2015 PLd
IEC 61508:2010 SIL2
IEC 61800-5-2:2007 SIL2
Voor sommige veiligheidsfuncties van machines, zoals snelheidsbegrenzingen, moet de terugkoppeling door de encoder functioneel veilig zijn. Een encodersysteem inzetten dat al goedgekeurd is voor gebruik in zulke toepassingen kan de machinecertificering aanmerkelijk gemakkelijker maken. Door gebruik te maken van deze geavanceerde functies voor machineveiligheid kunnen machinebouwers veiliger machines maken, in staat tot meer functionaliteit die de insteltijden en de stilstand verkort.
Uitstekende bewegingsbesturing
De toonaangevende prestaties van de RESOLUTE FS zijn het resultaat van zijn geavanceerde, betrouwbare en innovatieve werkingsprincipe. Cruciaal hierbij is dat het systeem gebruik maakt van een enkelbaans "barcode" schaalformaat die niet wordt herhaald, met een nominale pitch van 30 µm. Met zijn geavanceerde optische ontwerp neemt de RESOLUTE FS leeskop bijna onmiddellijk een beeld op van deze schaal, waarmee na analyse een unieke positie kan worden geïdentificeerd bij snelheden tot 100 m/s. Het systeem maakt het mogelijk om posities te bepalen met resoluties tot maar liefst 1 nanometer (het miljardste van een meter) en met weinig ruis (jitter tot 10 nm RMS) en een lage SDE (interpolatiefout: de fout binnen een meetschaalperiode) van slechts ±40 nm. De encoder koppelt hierdoor terug met uitstekende betrouwbaarheid en zorgt voor een soepeler snelheidsregeling en superieure positiestabiliteit.
Ruime insteltoleranties
De RESOLUTE FS volgt niet de conventionele techniek van twee banen naast elkaar (een incrementele en een absolute), die onvermijdelijk leidt tot defaseringproblemen wanneer er kleine fouten in de hoekuitlijning komen. In plaats daarvan heeft deze absolute encoder een enkelbaans optische absolute meetschaal, en worden de absolute positie en de omvatte fase-informatie gecombineerd in één code. Deze technologie geeft de RESOLUTE FS veel ruimere insteltoleranties (verdraaiing ±0,5°) voor snel en gemakkelijk installeren en een uitstekende betrouwbaarheid op lange termijn, zelfs indien de bewegingsassen zich later zetten of verplaatsen. Als hulpmiddel bij installatie en diagnose bevindt zich op de leeskop een ingebouwde set-up LED.
Interface-optie
DRIVE-CLiQ interface
Vereist voor DRIVE-CLiQ protocol- Ook beschikbaar met invoer van twee leeskoppen voor zeer nauwkeurige roterende systemen
- Toont communicatie-alarmen
- Dupliceert leeskop-LED
Protocol
| Protocol | Omschrijving | Datablad | Compatibele producten |
DRIVE-CLiQ | De RESOLUTE FS met Siemens DRIVE-CLiQ interface is leverbaar voor lineaire en roterende toepassingen. DRIVE-CLiQ is de krachtige innovatieve communicatie-interface om encoders en directe meetsystemen aan te sluiten op SINUMERIK en SINAMICS aandrijfcomponenten. |
| n.v.t. |
Technische specificaties
Meetstandaard | RESA: één stuk platte absolute gecodeerde 303 / 304 roestvrij stalen ring, standaard A-doorsnede met taps toelopende inwendige diameter of B-doorsnede en extra laag massatraagheidsmoment verkrijgbaar |
Leeskopgrootte (LxBxH) | 36 mm x 16,5 mm x 17,2 mm |
Schaalpitch | Nominaal 30 μm |
Buitendiameter ring | 52 mm tot 550 mm |
Systeemnauwkeurigheid* | ±5,49 tot ±0,52 boogseconden (afhankelijk van ringdiameter) |
Maximale snelheid | (Zie datablad voor details) 18.300 tpm (op 52 mm ring) |
Protocollen† | DRIVE-CLiQ** |
Resoluties | DRIVE-CLiQ**: 26-bits en 29-bits |
Interpolatiefout (SDE) | ±40 nm |
Elektrische aansluiting | Kabels tot 9 m lengte en M12 voor DRIVE-CLiQ interface |
Voedingsspanning | 5 V ±10%, 250 mA @ 5 V (beëindigd) |
Trilling (operationeel) | 300 m/s2 max @ 55 Hz tot 2000 Hz |
Shock (niet-operationeel) | 1 000 m/s2, 6 ms, ½ sinus |
Omgevingstemperatuur | 0 °C tot +80 °C |
Afdichting | IP64 |
Zie de databladen voor alle gegevens.
* Systeemnauwkeurigheid is schaalverdelingsfout plus SDE. Schaalverdelingsnauwkeurigheid is het maximale verschil tussen de hoek gemeten door een enkele leeskop en de ware omwenteling van de encoder op de schaalverdeling. Toepassingsverstoringen zoals excentriciteit zijn niet inbegrepen.
†Andere protocollen worden voortdurend toegevoegd.
**Voor DRIVE-CLiQ specificaties zie RESOLUTE DRIVE-CLiQ datablad.
Downloaden
Databladen
Installatiegids en veiligheidshandleiding
Casestudies
Casestudies
Technische tekeningen
- 3D model: RESOLUTE™ absolute optical encoder (Side cable outlet) [gen]
- 3D model: RESOLUTE™ absolute optical encoder [gen]
- 3D model: RESx 52 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 57 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 75 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 100 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 103 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 104 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 150 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 200 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 206 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 209 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 255 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 300 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 350 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 413 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 417 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 550 mm A section ring [gen]
- 3D model: RESx 75 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 100 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 115 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 150 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 165 mm B section ring [gen]
- 3D model: RESx 200 mm B section ring [gen]
De werking
RESOLUTE communiceert puur serieel in twee richtingen, volgens een aantal in de industrie gangbare protocollen, met zowel gerichte als open varianten.
Het proces begint ...
De controller initieert bediening door een bericht naar de leeskop te sturen, met instructies om de absolute positie op de lineaire of roterende schaal op dat moment vast te leggen. De leeskop reageert door te knipperen met een high-power LED-bron om de schaal te verlichten. De flitsduur duurt maar 100 ns om onscherpte op bewegende assen te minimaliseren. Het is belangrijk dat de timing binnen een paar nanoseconden wordt gecontroleerd om de relatie te behouden tussen gevraagde en gerapporteerd positie, één van de essentiële kenmerken die RESOLUTE bij uitstek geschikt maken voor zeer gespecificeerde bewegingssystemen.
Enkelbaans schaal
De schaal is in principe een enkele baan van contrasterende lijnen over de volledige breedte op basis van een nominale periode van 30 µm. De afwezigheid van meerdere parallelle banen zorgt voor belangrijke immuniteit tegen verdraaiingen en veel meer zijdelingse tolerantie in koppositie.
Beeldopname
De schaal wordt afgebeeld, via een asferische lens die vervorming minimaliseert, op een aangepaste detectorreeks speciaal ontworpen voor RESOLUTE. De optische opstelling, met een opgevouwen verlichtingspad maar directe beeldvorming, is zeer compact maar stabiel voor betrouwbare en uitstekende metrologie.
Decoderen van gegevens en analyse
Nadat de afbeelding is opgevangen door de detector, wordt de afbeelding overgebracht via een analoog-naar-digitaalomzetter (ADC) naar een krachtige Digital Signal Processor (DSP). De speciaal ontwikkelde algoritmen krijgen dan een werkelijk absoluut, maar relatief grove positie van de code ingebed in de schaal. Dit proces wordt gecontroleerd en correcties worden gemaakt door andere algoritmen in de DSP die redundantie en opzettelijke beperkingen in de schaalcode benutten. Ondertussen berekenen andere routines een fijne positie met een zeer hoge resolutie die die vervolgens wordt gecombineerd met de grove positie om een werkelijk absolute en zeer hoge resolutielocatie te krijgen.
Definitieve controles en data-uitvoer
Na de definitieve foutcontroles wordt deze informatie geüpload in het juiste protocol op de controller als een pure seriële communicatie die positie weergeeft tot op 1 nm. Bescherming tegen elektrische geluidsoverlast wordt geleverd door toevoeging van een Cyclic Redundancy Check (CRC). Het gehele proces kan slechts enkele microseconden duren en kan tot 25.000 keer per seconde worden herhaald. Door een verscheidenheid aan technieken, waaronder het aanpassen van de lichtflitsduur op de assnelheid, wordt deze prestatie bij een snelheid tot 100 m/s, met behoud van uitzonderlijk lage positionele verdraaiing bij lagere snelheden.
En het resultaat is ...
Een encoder met royale installatietoleranties: RESOLUTE maakt een verdraai-, helling- en kanteltolerantie van ±0,5° mogelijk en een indrukwekkende afstand meetschaal-leeskop van ±150 µm. Ondertussen bieden de royale optische footprint en geavanceerde fout-corrigerende procedures uitstekende immuniteit tegen optische vervuiling, zowel deeltjes als vette vegen. En dit alles met behoud van 1 nm resolutie bij 100 m/s: RESOLUTE is het antwoord op de absoluut moeilijkste uitdaging.