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光栅常见问题解答

常规

 可以使用什么溶剂来清洁栅尺和读数头?

推荐使用的清洁剂视所用具体光栅系统而定,在系统安装指南中有详细说明。

 可以拆下和重复使用自粘式钢带栅尺吗?

不可以。拆下栅尺之后,背面自带不干胶的粘性将失效。此外,拆除栅尺时可能会导致栅尺损坏或影响其测量性能。

 雷尼绍读数头上的插头采用何种针脚形式?

雷尼绍已尽可能对针脚形式加以标准化,其在模拟和数字输出读数头与接口上使用常用的15针D型插头。此外,其他插头类型也尽可能采用行业标准针脚形式。有关雷尼绍光栅系统的所有针脚形式,请参见系统安装指南

 雷尼绍光栅使用的是公(插头)连接还是母(插槽)连接类型?

一般而言,如果从光栅输出增量信号,则使用公连接头;如果从光栅接收增量信号,则使用母连接头(例如插入中间接口)。连接头类型以及使用插头还是插槽,均在系统安装指南中有详细说明。

 为什么带时钟输出的数字光栅系统的理论速度与可达到的最大速度存在差异?

对于时钟输出系统,雷尼绍建议将时钟频率选项作为接收电子装置的计数频率。由于增加了一个安全系数,因此光栅的理论速度大于实际时钟输出频率。这个安全系数允许时钟振荡器出现公差、线驱动器、电缆和线性接收器出现倾斜、周期误差 (SDE) 和抖动,而这些因素会导致增量信号的最小边缘间隔小于理论上完美系统的最小边缘间隔。

例如,20 MHz Ti TONiC™接口选项的实际时钟输出为15 MHz,结果分辨率为0.1 μm的光栅的最大速度为1.35 m/s。该系统的理论最大速度为1.5 m/s,但由于上述原因,实际无法达到这一速度。

即使不考虑光栅的时钟输出,模拟信号带宽也会将最大速度限制到一定上限。以TONiC系统为例,上限为10 m/s。

 如何判定光栅是否工作正常?

光栅的读数头和/或接口配有内置LED安装指示灯。LED指示灯可指示读数头是否已通电以及光栅设备的性能。有关特定系统的详细信息,可参阅我们的安装指南

 应如何将读数头电缆的外屏蔽和内屏蔽连接到单屏蔽延长电缆上?

读数头电缆的内屏蔽必须连接到中间接头的0 V线,外屏蔽必须通过(金属/传导)接头外壳连接到延长电缆的屏蔽层,如下图所示。注:外屏蔽应在接头周围的读数头本体和客户端电子装置之间形成连续的屏蔽层。

连接单屏蔽延长电缆







1.读数头

2.内屏蔽

3.外屏蔽

4.插头

5.单屏蔽延长电缆

6.客户端电子设备

7.输出信号

 读数头电缆的挠曲寿命是多少?

所有读数头电缆类型的挠曲寿命均经过测试,达到 >20 x 106次循环。
具体视电缆直径而定,在弯曲半径为20或50 mm时测试电缆挠曲寿命。请参阅相关光栅系统的安装指南

 雷尼绍读数头电缆适用于需要弯曲电缆的机器人应用吗?

如果未超出读数头电缆的最小弯曲半径(请参阅相关的规格手册),则电缆的最小挠曲寿命为20,000,000次操作。但是,读数头电缆不适用于沿其长度旋转(扭曲)电缆的应用。不建议弯曲或折弯UHV读数头电缆,否则可能会造成电缆损坏。

 什么是“时钟输出选项”,以及如何选择正确的时钟频率?

如果需要限制光栅输出的最大频率,则应当使用“时钟输出选项”。在不限制输出频率的情况下,如果超出最大输入频率,则会出现接收电子装置计数错误。在光栅静止不动(或移动十分缓慢)且输出状态可能出现快速变化的情况下,必须使用该选项。选择的时钟输出频率应等于或小于接收电子装置的最大输入频率。须注意,如果选择的时钟频率比输入频率小很多,则会降低光栅的最大速度。

 在不出现信号失真的情况下,延长电缆的最大长度是多少?

有关特定系统的延长电缆的长度信息,请参阅安装指南

 什么是雷尼绍光栅的MTBF(故障前平均时间)?

请参阅下面的示例,了解RGH24/RGH25读数头的可靠性: 

MTBF (M) = pt / n

其中:

p:安装的读数头个数

t:平均工作寿命

n:相关故障合计 

根据我们的记录(年度生产数字和故障数据),读数头MTBF的连续使用时间为2,013年。

举一个实例,如果客户有28台三轴机器,则安装的读数头个数 (p) 为84。可通过调整MTBF公式计算任何读数头故障(即n = 1)之间的平均时间间隔 (t): 

t = Mn / p =(2,013年 * 1)/ 84 = 大约24年 

因此,如果84个读数头每天运行24小时,单个读数头将会每隔大约24年发生一次故障。

此信息并非产品可靠性的保证,也不代表保修条款。

有关其他雷尼绍光栅系列的MTBF数据,请联系离您最近的雷尼绍业务代表

 为什么雷尼绍建议使用码盘支架作为粘贴安装面?

建议使用的粘贴表面可以让粘合剂适应更大的极端温度范围。如此也可确保码盘准确定位在码盘支架的安装面上。

 雷尼绍光栅系统需要校准吗?

ATOM™、TONiC™、VIONiC™和QUANTiC™均需要校准,以确保达到最佳性能。

刻度

 雷尼绍提供哪些类型的光栅尺?

 请参阅我们的光栅尺系列网页。

 哪些因素会影响增量式栅尺栅距(周期)的选择?

雷尼绍增量式光栅系统有20 µm或40 µm两种栅距可选,具体视系统而定。(一般而言,栅距越大,安装公差越宽松,速度也越高,而栅距越小,分辨率越高且SDE(电子细分误差)越低。)

 圆光栅的刻划精度、系统精度和安装精度之间有什么不同?

刻划精度是指在生产期间将栅尺刻线刻入圆环的精度。

系统精度为刻划精度加上读数头周期误差(电子细分误差,SDE)。

安装精度是指将光栅安装在工作轴上以后,客户得到的光栅精度。其中包含系统精度,但也会受到其他因素的影响,其中主要因素是圆环/码盘的偏心率。

对于较小的圆环/码盘而言,偏心率可能是对安装精度影响最大的因素。尽管所有圆环校准证书都有一个典型安装精度图,展示了根据安装指南中详述的推荐指南安装时的安装精度,但无论是系统精度还是安装精度,都需视具体系统而定。有关应用建议,请联系离您最近的雷尼绍业务代表

雷尼绍生产可与精细栅距栅尺配合使用的增量式光栅系统吗?

雷尼绍生产的增量式光栅配有栅距为20 μm或40 μm的栅尺。尽管可供应栅距更小的精细光栅系统,但这并不意味着这些系统的整体性能更好。栅距更精细的系统的安装难度更大,且速度和抗污能力也会受到限制。此外,凭借高效的增量信号处理技术,许多雷尼绍光栅系统的精度和周期误差 (SDE) 都能与更精细栅距的光栅系统相媲美。

哪种栅尺可用于圆弧应用?

对于圆弧应用,推荐使用RKL栅尺系列。RKL栅尺具有细窄和超柔韧的特点,可以快捷方便地安装在圆弧上,与其他类型的钢带栅尺相比,可实现最佳精度性能。

哪种读数头可用于圆弧应用?

对于绝对式圆弧应用,可使用配有RKLA栅尺的RESOLUTE直线光栅读数头。
对于增量式圆弧应用,可使用QUANTiCVIONiCTONiC圆弧兼容读数头,或ATOM*或ATOM DX*直线光栅读数头。读数头的选择取决于应用的特定要求。

* 仅限RKLF40-S栅尺

哪种安装面可用于圆弧应用?

可以在所有金属安装面上使用RKL栅尺测量圆弧,前提是这些金属的热膨胀系数在8至24 ppm/oC之间,例如铝、钢或钛。有关其他材料的信息,请联系当地的雷尼绍业务代表。

合规性 

 雷尼绍的光栅和栅尺是否符合RoHS规定?

是的,请参阅我们的合规认证网页。

 雷尼绍的光栅和栅尺是否符合冲突地区矿物材料法规的规定?

请参阅我们的合规认证网页。

 雷尼绍的光栅和栅尺是否符合EU法规(EC标准符合声明)的规定?

是的,请参阅我们的合规认证网页。

绝对式

 相较于增量式光栅,绝对式光栅有哪些优点?

选择绝对式光栅而非增量式光栅的一个主要考量是机器的启动循环。通常,装有增量式光栅的轴必须费力寻找定位参考零位,以确定基准或零位。而雷尼绍的绝对式光栅在启动之后便可立即提供准确位置,无需移动轴。对于多轴机器而言,定位参考零位确实是一个难题,尤其是在轴未正交或有效载荷较为敏感或不稳定的情况下。

通常,绝对式光栅无需单独的编码系统进行电机换向。由于无需移动便可确定绝对位置,因此同一光栅可用于运动反馈和电机换向。

最后,雷尼绍的绝对式光栅有效解决了速度/分辨率的权衡问题,而这一问题往往会限制增量轴的性能。可按需提供位置,由此避免出现传输快速移动轴上高分辨率增量信号需要较大带宽的问题。例如,即使当轴移动速度高达100 m/s时,RESOLUTE绝对式光栅也可提供分辨率为1 nm的反馈。如果是增量式光栅,要达到此分辨率,则需要100 GHz的带宽。

 RESOLUTE光栅系统支持SSI协议吗?

RESOLUTE不支持SSI。SSI是一种非常简单的串行通信协议,不支持数据完整性检查。而RESOLUTE支持与此类似的协议,即“BiSS-C单向协议”。这种协议也非常简单,但增加了报告误差和警告信息,以及通过CRC(循环冗余检查)保护位置数据不被破坏,进而避免轴出现不受控移动的风险。

增量

 VIONiC和TONiC光栅系列有何区别?

请参见下表,了解雷尼绍增量式超小型光栅产品的主要区分特性:


特性

VIONiC

TONiC

输出

直接从读数头实现5 µm至20 nm的数字输出分辨率

仅模拟1 Vpp。
当连接至Ti、TD或DOP接口时,可提供分辨率从5 μm至1 nm的RS422数字信号

电子细分误差

通常 <±15 nm

通常 <±30 nm

抖动 (RMS)

低至1.6 nm

低至0.7 nm

最高速度

12 m/s

10 m/s

 雷尼绍生产可与精细栅距栅尺配合使用的增量式光栅系统吗?

雷尼绍生产的增量式光栅配有栅距为20 μm或40 μm的栅尺。尽管可供应栅距更小的精细光栅系统,但这并不意味着这些系统的整体性能更好。栅距更精细的系统的安装难度更大,且速度和抗污能力也会受到限制。此外,凭借高效的增量信号处理技术,许多雷尼绍光栅系统的精度和周期误差 (SDE) 都能与更精细栅距的光栅系统相媲美。

 CAL和AGC有什么用途?

CAL是指系统校准程序,是完成读数头设定必须执行的操作,可优化增量和参考零位信号。校准设置存储在本地内存中,因此在开启设备之后可立即获得最佳性能。不同的接口有不同的校准程序。

雷尼绍高性能增量式光栅系列包含直流光源伺服,这是一种控制回路,可通过控制光栅光源的驱动电流,确保射入光电探测器中的反射光均匀一致。直流伺服能有效消除温度变化、某些栅尺污染、栅尺反射率变化和IRED老化带来的影响。

AGC(自动增益控制)系统是一种控制回路,用于测量增量式光栅信号的交流分量,调整直流光源伺服目标。该系统可用于补偿影响读数头交流性能的因素,例如栅尺上的油脂/指纹。它可用于成功维持1 Vpp的连续输出信号幅值。可根据需要切换AGC功能。

在所有情况下,均可通过优化光栅系统安装,获得最佳性能,即系统的最大动态范围。
QUANTiCVIONiCTONiCATOM具有CAL和AGC功能。

 什么是增量式光栅信号的位置(时间)延迟?

增量式光栅系统的时间延迟取决于许多因素,其中包括输出类型、光学工作台、模拟和数字电子设备工作台、线驱动器/接收器以及接线设计/长度。这些均为已知因素,但难以记录,因此有关具体应用建议,请联系离您最近的雷尼绍业务代表

绝对式 — EVOLUTE™

 EVOLUTE和RESOLUTE光栅系列有何区别?

EVOLUTE和RESOLUTE是雷尼绍目前提供的两款绝对式系列光栅。它们在技术规格方面的区别如下:

特征EVOLUTERESOLUTE
分辨率50、100或500 nm1、5或50 nm
精度±10 µm/m±5 µm/m (RTLA)
SDE±150 nm±40 nm
抖动≤10 nm RMS≤10 nm RMS
间隙(公差)0.8 ± 0.25 mm0.8 ± 0.15 mm
扭摆(公差)±0.75°±0.5°
俯仰(公差)±0.5°±0.5°
滚摆(公差)±0.5°±0.5°

EVOLUTE系列推荐应用于哪些场合?

EVOLUTE系列绝对式光栅具备更为宽松的安装公差,可确保安装过程快捷简便,而无需精细调整。这使得EVOLUTE光栅非常适合注重机器制造用时的大批量OEM应用,因为部件安装节省的时间可缩短制造周期,并最终提高利润。

 EVOLUTE系列支持哪些协议?

EVOLUTE光栅支持BiSS C、Mitsubishi(J4系列伺服驱动装置以及用于机床应用的MDS-D2/DH2/DM2/DJ驱动装置)和Yaskawa(Sigma-5及Sigma-7 SERVOPACK)串行通信协议。

增量式 — QUANTiC™

QUANTiC光栅可使用哪些栅尺?

QUANTiC读数头可兼容带有IN-TRAC双向光学参考零位的RTLC40-S不锈钢钢带栅尺、FASTRACK™ RTLC40导轨式栅尺系统以及RESM40圆光栅。

QUANTiC系列推荐应用于哪些场合?

QUANTiC光栅专为制造商和系统集成商量身打造,具有极宽松的安装公差、超紧凑的外形以及优异的测量性能。当平台制造商寻找某种易于安装、具有潜在定位推算功能的系统以实现缩短安装时间并提高产出的目标时,QUANTIC光栅便非常适合其应用需求。其他应用包括多轴系统、半导体制造和具有较长轴的应用场合。

高级诊断工具 (ADT) 的优点有哪些?

QUANTiC系列光栅兼容ADTi-100和免费提供的ADT View软件,它们可控制和监控QUANTiC读数头的安装和校准过程,并支持现场诊断和故障排查。软件功能包含:增强的图形显示功能、自动生成信号强度与位置曲线图、利萨如圆 (Lissajous) 图形、DRO输出以及读数头俯仰指示。

详情请访问www.renishaw.com.cn/adt

增量式 — VIONiC™

VIONiC和TONiC光栅系列有何区别?

请参见下表,了解雷尼绍增量式超小型光栅产品的主要区分特性:

特性

VIONiC

TONiC

输出

直接从读数头实现5 µm至2.5 nm的数字输出分辨率

仅模拟1 Vpp。

当连接至Ti、TD或DOP接口时,可提供分辨率从5 µm至1 nm的RS422数字信号

电子细分误差

通常 <±15 nm

通常 <±30 nm

抖动 (RMS)

低至1.6 nm

低至0.7 nm

最高速度

12 m/s

10 m/s

 VIONiC读数头能够使用哪些栅尺?

VIONiC™读数头可搭配以下栅尺使用:最新的RTLC-S不锈钢钢带栅尺(带有IN-TRAC™双向光学参考零位)、FASTRACK™ / RTLC导轨系统和REXM超高精度圆光栅,以及成熟的RSLM不锈钢栅尺、RELM高精度低膨胀率高稳定性栅尺和RESM圆光栅。

 高级诊断工具的优点有哪些?

高级诊断工具包含用于控制和监控VIONiC和QUANTiC安装和校准程序的用户软件。新软件的特性包括:更强的图形显示功能、自动生成信号强度与位置的关系图示、利萨如 (Lissajous) 图形、DRO输出和读数头俯仰指示。该安装工具具备远程、高级校准功能,是工厂生产线安装的理想选择。详情请访问www.renishaw.com.cn/adt

 VIONiC系列推荐应用于哪些场合?

VIONiC的设计在缩小总体尺寸的同时保持了系统的高性能,在周期误差 (SDE)、抖动和精度等方面,VIONiC均在同类产品中保持领先水平。VIONiC的主要应用场合之一是直线电机,这类电机通常依赖较高控制器增益和较大带宽,以最大限度地减少位置校正时间并实现匀速运动。速度误差由光栅输出中的精度误差所引起,继而又被控制增益所放大:VIONiC可为直线电机设计人员提供有关速度(扭矩)纹波的全面最佳光栅解决方案。其他潜在应用还包括小型平移台、多轴平台、大型DDR主电机、半导体、医疗和那些空间受限但对性能要求严苛的应用。

增量式 — TONiC™

 TONiC光栅接口如何以机械方式连接到机器或控制柜?

TONiC接口可直接连接到安装在面板上的带有锁止杆的15针D型输入插槽,因为其与标准15针D型插头的尺寸类似。此外,雷尼绍可提供简单的支架,通过两个M4螺钉将TONiC接口连接到安装面。该部件的订货号为A-9690-0015。

增量式 — ATOM DX™

ATOM DX光栅可使用哪些栅尺?

ATOM DX读数头与RTLF不锈钢钢带栅尺、RCLC玻璃直线硬栅尺和RCDM圆型玻璃码盘兼容。

ATOM DX顶部出线型光栅上的插头类型是什么?

ATOM DX读数头上的插头是10针JST型插头,配对插头是10SUR-32S。

 是否为顶部出线型读数头提供电缆?

是。我们提供0.5、1、1.5或3 m四种长度的电缆,采用15针D型插头或10针JST (SUR) 型插头。详细订货号可参考ATOM DX规格手册

增量式 — ATOM™

 使用ACi接口时需考虑哪些事项?

ACi接口设计用于集成到客户应用中,因此并没有外壳。为确保达到良好性能,最终用户必须提供足够屏蔽保护(降低射频辐射干扰和易感性),提供连接电缆屏蔽的电气和机械接头。一般而言,将屏蔽连接到FG(接地)上时可获得最佳性能。

 使用ATOM时,影响接口选择的因素有哪些?

ATOM读数头配合使用时,影响接口选择的因素有很多。其中最主要的一些因素是分辨率、最大系统速度、SDE(电子细分误差)或接口尺寸。以下表格对比了这些因素。

 

接口型号

分辨率
20 µm系统 40 µm系统

最大速度
20 µm系统 40 µm系统

SDE
20 µm系统 40 µm系统

接口尺寸 (L x W x H)

Ti

5 µm至1 nm

10 µm至2 nm

10 m/s

20 m/s

<±50 nm

<±100 nm

67 mm x 40 mm x 16 mm

Ri

5 µm至0.5 µm

10 µm至1 µm

10 m/s

20 m/s

<±100 nm

<±150 nm

52 mm x 40 mm x 16 mm

Ri

0.2 µm至50 nm

0.4 µm至0.1 µm

0.8 m/s

1.6 m/s

<±125 nm

<±220 nm

52 mm x 40 mm x 16 mm

ACi

1 µm至0.1 µm

2 µm至0.2 µm

6.5 m/s

13 m/s

<±100 nm

<±150 nm

25 mm x 25 mm x 9.5 mm

ACi

50 nm至10 nm

0.1 µm至20 nm

0.35 m/s

0.7 m/s

<±125 nm

<±220 nm

25 mm x 25 mm x 9.5 mm

 成功校准ATOM的最短测量长度是多少?

轴移动±120 µm(如果初始信号电平较低或较高时,则可能需要在此段距离内移动多次)便可成功校准ATOM(包括参考零位)。

长度较短的 (<50 mm) RTLF栅尺可稳固粘接在基体上吗?

可以,如果空间狭小,在大多数情况下,RTLF栅尺可直接稳固地粘接在基体上。有关任何具体应用的详细建议,请联系离您最近的雷尼绍业务代表

 ATOM抗油污能力如何?

凭借其独特的光学性能,ATOM和雷尼绍生产的其他“光学滤波”光栅系统适用于中等油脂污染环境。唯一的不利影响是会降低增量信号幅值 — 但可通过AGC功能来弥补这一影响。

请参阅我们的术语表,了解本页所用技术术语的定义。