Readheads and Scales
Beschreibung des modularen Gehäusekonzepts
FAQ – Häufig gestellte Fragen
Wenn Sie Fragen haben, die über diese FAQs hinausgehen, zögern Sie bitte nicht und senden Sie uns eine E-Mail an: metrology@smaract.com
Ein Encoder erlaubt präzise Bewegungssteuerung für jedes Posiotniersystem. Beispiele hierfür sind Bestückungsautomaten für die Leiterplattenmontage, Wafer-Handling in der Halbleiterindustrie, Bearbeitungswerkzeuge für die Präzisionsfertigung sowie Mikroskopietische.
Diese können auf rotativen, linearen und Goniometer-Skalen basieren, die alle vom METIRIO unterstützt werden.
Die integrierte Lichtquelle beleuchtet eine Skala, die aus einem inkrementellen Gitter mit 20 µm Teilungsabstand und einer Spur mit Referenzmarken für die absolute Positionierung besteht. Das reflektierte Licht erzeugt ein Interferenzmuster, das von einem Fotodiodenarray im Lesekopf erfasst wird. Eine relative Bewegung zwischen der Skala und dem Lesekopf führt zu einer Veränderung des Lichtmusters, das auf diese Fotodioden trifft. Bei einer kontinuierlichen Relativbewegung sind die Ausgangsspannungen dieser Fotodioden analoge Sinus- und Kosinussignale. Aus diesen Signalen kann eine relative Position anhand der Formel berechnet werden, die unter Hauptmerkmale des METIRIO-Encoders zu finden ist.
Ein optischer Encoder kann dank seines interferenzbasierten Designs eine höhere Auflösung und Genauigkeit erzielen als ein kapazitiver oder magnetischer Encoder. Damit eignet er sich bestens für Halbleiteranwendungen, Synchrotron-Forschungseinrichtungen und andere Branchen, die eine präzise Bewegungssteuerung erfordern.
Ein quadraturbasierter optischer Encoder verfügt über zwei Sensoren, die leicht versetzt zueinander angeordnet sind. Daher gibt er zwei Signale aus (analog Sinus und Cosinus oder digital A und B), die um 90° phasenverschoben sind.
Durch den Vergleich, welches Signal (A oder B) dem anderen vorausgeht, erkennt das System die Bewegungsrichtung. Außerdem erlaubt es eine präzisere Positionserfassung über eine komplette Teilungsperiode.
Im Allgemeinen ist es wichtig, die Skala eines optischen Encoders so sauber wie möglich zu halten, und sie sind weniger geeignet für Umgebungen, in denen mit erheblicher Verschmutzung zu rechnen ist. Da der Encoder auf Reflektion basiert, verringert jede (Partikel-)Verschmutzung die Leistung und kann das erkannte Interferenzmuster verändern. Trotzdem ist der METIRIO so konstruiert, dass er die Signalstärke auch bei verschmutzter Skala aufrechterhält. Intelligente Algorithmen können auch auf die rohen Quadratursignale angewendet werden, um die Widerstandsfähigkeit gegenüber Veränderungen der Signalqualität weiter zu erhöhen.
Der METIRIO kann bei Temperaturen von 0 °C bis +80 °C betrieben werden und ist unempfindlich gegenüber mechanischen Vibrationen. Darüber hinaus sind der Lesekopf und das A1-Gehäuse UHV-kompatibel (10-11 mbar).
Der METIRIO ist mit allen reflektierenden Skalen mit einer Teilungsperiode von 20 µm kompatibel. Alle Gehäusevarianten enthalten denselben Lesekopf und sind daher mit denselben Skalen kompatibel – einzigartig ist, dass er austauschbar mit linearen, rotierenden und Goniometer-Maßstäben verwendet werden kann.
Wir bieten Maßstäbe aus Glas, Stahl und Aluminium an und fertigen auf Anfrage auch maßgeschneiderte Skalen. Unser Skalenkatalog ist auf Anfrage erhältlich.
Am einfachsten ist es, lineare Skalen auf die vorgesehene Auflagefläche zu legen und sie mit der Kante in eine vorgesehene seitliche Kontaktfläche zu drücken. Die reflektierende Gitterseite des Maßstabs sollte zum Encoder zeigen, während die dunkle Seite (oder unbeschichtete transparente Seite) nach unten zur Auflagefläche zeigen sollte.
Bei Rotationsskalen ist es wichtig, die Skala konzentrisch mit einem nahezu perfekten Radialschlag von weniger als 50 µm zu platzieren.
Sie können einen beliebigen Klebstoff auf die Kontaktflächen oder entlang der Kanten auftragen, wenn schwarzes Glas oder beschichtetes Glas verwendet wird. Sie können handelsübliche Klebstoffe entsprechend Ihren Anforderungen frei wählen.
Am einfachten ist es, eine Version mit D-Sub-Stecker zu verwenden, der als Industriestandard gilt. Für UHV-Varianten bieten wir einen runden 14-poligen Stecker an.
Natürlich ist es auch möglich den METIRIO ohne Platine und Kabel zu beziehen und selbst in ihr System einzubauen und zu verlöten. Die Pinbelegung kann dem Benutzerhandbuch entnommen werden.
Der METIRIO gibt die Sinus-, Kosinus- und TTL-Referenzsignale vom Lesekopf aus. Alle Gehäusevarianten geben dieselben Signale aus, entsprechend der Pinbelegung, die im jeweiligen Datenblatt zu finden ist. Mit dem ENCODER INTERFACE MODULE wird das analoge Signal digitalisiert und ist mit dem ABZ- und BiSS-C-Protokoll kompatibel.
Bei den meisten Anwendungen werden Encoder direkt in ein Bewegungssystem integriert, das über einen Controller verfügt, der ein bestimmtes Datenprotokoll erfordert. Wenn das System die analogen Signale lesen kann, wie dies beim MCS2-Controller von SmarAct Motion der Fall ist, ist nur ein Kabel mit der richtigen Pinbelegung erforderlich. In anderen Fällen ist das Bewegungssystem mit den Protokollen BiSS-C und ABZ kompatibel. Dabei handelt es sich um digitale Protokolle, die die analogen Signale zu digitalin konvertieren. Die Auflösung ist durch die Anzahl der zur Interpolation verwendeten Bits definiert ist.
Um die Signale anzuzeigen, kann jede Methode der Digitalisierung verwendet werden, z. B. ein Oszilloskop oder ein USB-Digitalisierer, vorausgesetzt, es wird ein Kabel oder eine Leiterplatte hergestellt, um den Encoder mit Strom zu versorgen und die Signale auszulesen.
Smaract bietet das ENCODER EVALUATION KIT an, das das Encoder-Evaluierungsmodul, das über USB an jeden PC oder Laptop angeschlossen werden kann, die Encoder-Evaluierungssoftware sowie eine fertig montierte und ausgerichtete Messvorrichtung umfasst.