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Funcionamiento de los encóderes ópticos

Encóderes absolutos

Encóderes incrementales

RESOLUTE™

RESOLUTE se comunica en un formato puro serie real bidireccional mediante diversos protocolos estándar del sector, propios y de código abierto. 

Esquema óptico del encóder RESOLUTE™ con anotaciones

Se inicia el proceso...

El control inicia su funcionamiento enviando un mensaje de solicitud a la cabeza lectora, con instrucciones para capturar la posición absoluta de la regla lineal o rotativa al instante. La cabeza responde mediante un parpadeo del LED de alta potencia para iluminar la regla. La duración del parpadeo es de solo 100 ns, para reducir al mínimo la distorsión de la imagen en el eje móvil. Pero lo más importante es que la variación del tiempo se controla en pocos nanosegundos para preservar la relación entre la posición demandada y la notificada, una de las principales características por las que RESOLUTE es perfecto para sistemas de moción de rendimiento muy alto. 

 

 

Regla de pista única

La regla es básicamente de una pista con líneas de contraste de anchura completa, con una graduación nominal de 30 µm. La ausencia de múltiples pistas paralelas proporciona una gran inmunidad a los errores de ladeo y una tolerancia lateral mucho mayor en la posición de la cabeza.

Adquisición de imágenes

Para minimizar la distorsión, una lente asférica toma una imagen de la regla, sobre una distribución de detectores diseñada específicamente para RESOLUTE. La disposición óptica, con una trayectoria de iluminación plegada, pero con captación de imagen directa, es muy compacta y estable, por tanto, garantiza la fidelidad imprescindible para una metrología excelente.

Descodificación y análisis de datos

Cuando el detector captura la imagen, la transfiere a través de un convertidor analógico a digital (ADC) a un potente Procesador de señales digital (DSP). A continuación, los algoritmos desarrollados expresamente obtienen una posición absoluta real, pero relativamente en bruto, del código grabado en la regla. El proceso se verifica y se realizan las correcciones mediante otros algoritmos en el DSP, que aprovecha la redundancia y las restricciones deliberadas del código de la regla. Mientras tanto, otras rutinas calculan una posición precisa de muy alta resolución, que se combinan con la posición en bruto para proporcionar una posición absoluta real de muy alta resolución.

Comprobaciones finales y resultados de datos

Tras los procedimientos de verificación final de errores, la información se carga con el protocolo adecuado en el control como una palabra serie pura que representa la posición a 1 nm. La protección contra alteraciones por interferencias eléctricas se obtiene mediante la comprobación de redundancia cíclica (CRC). El proceso completo se realiza en solo unos microsegundos y se repite hasta 25.000 veces por segundo. Mediante una serie de técnicas, como el ajuste de la duración de la intermitencia de la luz a la velocidad del eje, este rendimiento se consigue a velocidades de hasta 100 m/s, pero, más importante aún, preservando la excepcional baja fluctuación de posición a velocidades de funcionamiento más bajas.

Y el resultado es...

Un encóder con amplias tolerancias de instalación: RESOLUTE admite un ladeo, cabeceo y giro de ±0,5°, con una impresionante tolerancia de espacio libre de ±150 µm. Además, el generoso espacio óptico y los procedimientos de corrección de errores avanzados, aportan una excelente inmunidad a la contaminación óptica, tanto de partículas como de manchas de aceite. Todo ello sin perder la resolución de 1 nm a 100 m/s: RESOLUTE es la respuesta a los retos de encóderes absolutos más exigentes.

VIONiC

VIONiC incorpora la exclusiva óptica de filtrado de tercera generación de Renishaw, que calcula los promedios de diversas aportaciones de varios ciclos de la regla y aísla eficazmente las señales no periódicas, como el polvo. El patrón de escala de onda cuadrada nominal también se aísla para generar un campo de borde sinusoidal puro en el detector. Aquí, se emplea una estructura de aguja múltiple, suficientemente fina para producir fototensiones en forma de cuatro señales de fase simétrica. Estas se combinan para eliminar los componentes de CC y generar salidas de señal de seno y coseno, con pureza espectral alta y compensación baja, al tiempo que mantienen el ancho de banda por encima de los 500 kHz.

La integración de condicionamiento de señales dinámico, control automático de ganancia, control de balance y control de compensación combinados asegura un error subdivisional ultrabajo (SDE) general de <±30 nm.

Estos avances en ópticas de filtrado, combinados con un sistema electrónico minucioso, proporcionan señales incrementales de banda ancha que alcanzan una velocidad máxima de 12 m/s, con un nivel de fluctuación posicional (interferencia) más bajo que ningún otro encóder de su clase. La interpolación se realiza dentro de la cabeza lectora, con versiones de resolución de precisión aún mayor, mediante sistemas electrónicos adicionales de reducción de interferencias que consiguen fluctuaciones de solo 1,6 nm RMS.

Esquema óptico de TONiC™ con anotaciones

La marca de referencia IN-TRAC está totalmente integrada en la regla incremental, y se detecta mediante un foto-detector de bifurcación dentro de la cabeza lectora. Como muestra el diagrama, el detector de bifurcación de la marca de referencia está grabado directamente en el centro de la distribución de fotodiodos lineal del canal incremental, lo que garantiza mayor inmunidad al desfase de ladeo. Esta exclusiva distribución también se beneficia de una rutina de calibración automática que sincroniza electrónicamente la marca de referencia y optimiza el condicionamiento las señales incrementales.

VIONiCplus

VIONiCplus incorpora la exclusiva óptica de filtrado de tercera generación de Renishaw, que calcula los promedios de diversas aportaciones de varios ciclos de la regla y aísla eficazmente las señales no periódicas, como el polvo. El patrón de escala de onda cuadrada nominal también se aísla para generar un campo de borde sinusoidal puro en el detector. Aquí, se emplea una estructura de aguja múltiple, suficientemente fina para producir fototensiones en forma de cuatro señales de fase simétrica. Estas se combinan para eliminar los componentes de CC y generar salidas de señal de seno y coseno, con pureza espectral alta y compensación baja, al tiempo que mantienen el ancho de banda por encima de los 500 kHz.

La integración de condicionamiento de señales dinámico, control automático de ganancia, control de balance y control de compensación combinados asegura un error subdivisional ultrabajo (SDE).

Estos avances en ópticas de filtrado, combinados con un sistema electrónico minucioso, proporcionan señales incrementales de banda ancha que alcanzan una velocidad máxima de 12 m/s, con un nivel de fluctuación posicional (interferencia) más bajo que ningún otro encóder de su clase. La interpolación se realiza dentro de la cabeza lectora, con versiones de resolución de precisión aún mayor, mediante sistemas electrónicos adicionales de reducción de interferencias que consiguen fluctuaciones de solo 1,6 nm RMS.

Esquema óptico de TONiC™ con anotaciones

La marca de referencia IN-TRAC está totalmente integrada en la regla incremental, y se detecta mediante un foto-detector de bifurcación dentro de la cabeza lectora. Como muestra el diagrama, el detector de bifurcación de la marca de referencia está grabado directamente en el centro de la distribución de fotodiodos lineal del canal incremental, lo que garantiza mayor inmunidad al desfase de ladeo. Esta exclusiva distribución también se beneficia de una rutina de calibración automática que sincroniza electrónicamente la marca de referencia y optimiza el condicionamiento las señales incrementales.

ATOM™

ATOM utiliza un LED no colimado centrado entre los sensores de marca incremental y de referencia. Este LED de alta divergencia genera una altura de bajo perfil con una huella en la regla mucho mayor que el propio LED, lo que permite iluminar las zonas de marca incremental y de referencia.

ATOM utiliza el mismo esquema de ópticas de filtrado que los demás encóderes incrementales de Renishaw. El LED incoherente genera una señal de alta pureza armónica que permite la interpolación de alta resolución. Una fotometría eficiente produce, además, una señal de baja fluctuación. Otra de las ventajas del esquema de ópticas de filtrado es que ATOM no genera errores de medición por contaminación u ondulaciones de la regla.

ATOM emplea una marca de referencia óptica amplia fuera de pista que proporciona inmunidad a la contaminación. La sincronización de la marca de referencia es una de las operaciones más sencillas de TONiC.

Esquema óptico ATOM™ con anotaciones

TONiC™

TONiC incorpora la exclusiva óptica de filtrado de tercera generación de Renishaw, que calcula los promedios de diversas aportaciones de varios ciclos de la regla y aísla eficazmente las señales no periódicas, como el polvo. El patrón de escala de onda cuadrada nominal también se aísla para generar un campo de borde sinusoidal puro en el detector. Aquí, se emplea una estructura de aguja múltiple, suficientemente fina para producir fototensiones en forma de cuatro señales de fase simétrica. Estas se combinan para eliminar los componentes de CC y generar salidas de señal de seno y coseno, con pureza espectral alta y compensación baja, al tiempo que mantienen el ancho de banda por encima de los 500 kHz.

La integración de condicionamiento de señales dinámico, control automático de ganancia, control de balance y control de compensación combinados asegura un error subdivisional ultrabajo (SDE) general de <±30 nm.

Estos avances en ópticas de filtrado, combinados con un sistema electrónico minucioso, proporcionan señales incrementales de banda ancha que alcanzan una velocidad máxima de 10 m/s, con un nivel de fluctuación posicional (interferencia) más bajo que ningún otro encóder de su clase. La interpolación se realiza mediante el algoritmo CORDIC, dentro de la interfaz Ti TONiC, con versiones de resolución de precisión aún mayor, mediante sistemas electrónicos adicionales de reducción de interferencias que consiguen fluctuaciones de solo 0,5 nm RMS.

Esquema óptico de TONiC™ con anotaciones

La marca de referencia IN-TRAC está totalmente integrada en la regla incremental, y se detecta mediante un foto-detector de bifurcación dentro de la cabeza lectora. Como muestra el diagrama, el detector de bifurcación de la marca de referencia está grabado directamente en el centro de la distribución de fotodiodos lineal del canal incremental, lo que garantiza mayor inmunidad al desfase de ladeo. Produce una salida de marca de referencia repetible en ambas direcciones a la unidad de resolución y a cualquier velocidad. Esta exclusiva distribución también se beneficia de una rutina de calibración automática que sincroniza electrónicamente la marca de referencia y optimiza el condicionamiento de señal dinámico

RGH20 

Esquema óptico RGH20 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso lateral hacia la regla, con áreas reflectantes y no reflectantes. La luz se envía de vuelta desde las áreas reflectantes a través de una red de difracción transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,15 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH20 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control de ganancia automático (AGC) y Control de compensación automático (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento.

La cabeza lectora RGH20 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y de límite sencillo. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetitiva o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final del indicador de recorrido.

RGH20F

Esquema óptico RGH20 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso lateral hacia la regla, con áreas reflectantes y no reflectantes. La luz se envía de vuelta desde las áreas reflectantes a través de una red de difracción transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El diseño óptico exclusivo de la cabeza lectora y las funciones de Control de ganancia automático (AGC) y Control de compensación automático (AOC) de la interfaz REF, garantizan un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, producen un error cíclico, o de subdivisión, inferior a ±0,05 µm (SDE).

La interfaz REF incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y de límite sencillo. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetitiva o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final del indicador de recorrido.

RGH22 

Esquema óptico RG2 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso hacia las graduaciones anguladas de la cinta, donde se redirige a la cabeza lectora a través de una grabación sincronizada transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,15 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH22 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control automático de ganancia (AGC) y Control automático de compensación (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento. La cabeza lectora RGH22 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo.

Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y límites dobles. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetible o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final de los indicadores de recorrido.

RGH24 

Esquema óptico RG2 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso hacia las graduaciones anguladas de la cinta, donde se redirige a la cabeza lectora a través de una grabación sincronizada transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,15 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH24 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control de ganancia automático (AGC) y Control de compensación automático (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento.

La cabeza lectora RGH24 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y de límite sencillo. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetitiva o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final del indicador de recorrido.

RGH25F

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso hacia las graduaciones anguladas de la cinta, donde se redirige a la cabeza lectora a través de una grabación sincronizada transparente.

Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El diseño óptico exclusivo de la cabeza lectora y las funciones de Control de ganancia automático (AGC) y Control de compensación automático (AOC) de la interfaz REF, garantizan un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, producen un error cíclico, o de subdivisión, inferior a ±0,05 µm (SDE).

La interfaz REF incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo.

Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y de límite sencillo. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetitiva o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final del indicador de recorrido.

Esquema óptico RG2 con anotaciones

RGH34 

Esquema óptico RG4 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso hacia las graduaciones anguladas de la regla, para crear una distribución de ‘luz lateral', como muestra el diagrama óptico.

La interfaz que acompaña a la cabeza RGH34, RG134, incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo.

Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y de límite sencillo. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetitiva o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final del indicador de recorrido.

RGH40

Esquema óptico RGH40 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso lateral hacia la regla, con áreas reflectantes y no reflectantes. La luz se envía de vuelta desde las áreas reflectantes a través de una red de difracción transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,30 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH40 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control automático de ganancia (AGC) y Control automático de compensación (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento.

La cabeza lectora RGH40 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone de una marca de referencia magnética que proporciona una posición cero repetible unidireccional.

RGH41 

Esquema óptico RGH41 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso hacia las graduaciones anguladas de la regla, para crear una distribución de ‘luz lateral', como muestra el diagrama óptico. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,30 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH41 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control automático de ganancia (AGC) y Control automático de compensación (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento.

La cabeza lectora RGH41 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y límites dobles. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetible o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final de los indicadores de recorrido.

RGH45

Esquema óptico de RGH45 con anotaciones

Desde la cabeza lectora, un LED de infrarrojos dirige un haz luminoso lateral hacia la regla, con áreas reflectantes y no reflectantes. La luz se envía de vuelta desde las áreas reflectantes a través de una red de difracción transparente. Esta regla genera franjas de interferencia sinusoidal en el plano de detección de la cabeza lectora. El esquema óptico compensa la contribución de muchas graduaciones de la regla y aísla eficazmente las señales que no corresponden al ciclo de la regla. De este modo, se garantiza la estabilidad de la señal, incluso cuando la regla está contaminada o ligeramente dañada.

El exclusivo diseño óptico garantiza un nivel bajo de errores a corto plazo, que, normalmente, produce un error subdivisional (SDE) inferior a ±0,30 µm. Para obtener un SDE incluso menor o mayor estabilidad de señal, la versión analógica de RGH45 puede conectarse a la interfaz REE, que dispone de Control de ganancia automático (AGC) y Control de compensación automático (AOC), para cualquier velocidad de funcionamiento.

La cabeza lectora RGH45 incorpora un LED de configuración exclusivo que se ilumina en verde cuando se alcanza el nivel de instalación óptimo. Esta cabeza lectora dispone también de una marca de referencia y límites dobles. La marca de referencia proporciona una zona de inicio repetible o posición cero, mientras que los límites se utilizan como final de los indicadores de recorrido.

SiGNUM™

Un LED de infrarrojos ilumina la regla, que dispone de líneas iluminadas y oscuras alternativas. SiGNUM incorpora la exclusiva óptica de filtrado de tercera generación de Renishaw, que calcula los promedios de diversas aportaciones de varios ciclos de la regla y aísla eficazmente las señales no periódicas, como el polvo. El patrón de escala de onda cuadrada nominal también se aísla para generar un campo de borde sinusoidal puro en el detector. Aquí, se emplea una estructura de aguja múltiple, suficientemente fina para producir fototensiones en forma de cuatro señales de fase simétrica. Éstas se combinan para eliminar los componentes de CC y generar salidas de señal de seno y coseno, con pureza espectral alta y compensación baja, al tiempo que mantienen el ancho de banda por encima de los 500 kHz.

El condicionamiento de señal dinámica, el control de ganancia automático (AGC), el control de balance automático (ABC) y el control de compensación automático (AOC) generan señales incrementales con una fidelidad excepcional. Como resultado, el error subdivisional (SDE) es normalmente de <±30 nm, p.ej., 0,15 % del paso de regla. La interpolación se realiza mediante el algoritmo CORDIC, dentro de la interfaz Si del SiGNUM™.

Esquema óptico SiGNUM™ con anotaciones

La marca de referencia IN-TRAC está grabada en la regla incremental y se detecta mediante un fotodetector de bifurcación dentro de la cabeza lectora, que produce una salida de marca de referencia repetible en ambas direcciones a la unidad de resolución y a cualquier velocidad. Esta exclusiva distribución también se beneficia de una rutina de calibración automática que sincroniza electrónicamente la marca de referencia y optimiza el condicionamiento las señales incrementales.