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Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM e la taratura degli Encoder Angolari al livello di centesimi di secondo d’arco
- 1. Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM e la taratura degli Encoder Angolari al livello di centesimi di secondo d’arco Milena Astrua e Marco Pisani INRiM – Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica
- 2. Sommario • Gli encoder angolari • Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM: principio di misura e performance • Applicazione del nuovo campione per la taratura degli encoder angolari
- 3. 3 Macchine utensili e CNC Robotica Telescopi Attrezzature per topografia Strumenti per misure di forma Dispositivi per misure di velocità angolare Applicazioni degli encoder
- 4. Encoder angolari: principio di funzionamento Si basano sulla divisione del cerchio in parti uguali Struttura di supporto con un elevato numero di tacche equispaziate → Il numero di tacche dà la risoluzione di base es: 36.000 tacche danno una risoluzione di base di 0.01° = 36‘’ = 175 µrad
- 5. Encoder angolari: principio di funzionamento Per raggiungere una risoluzione maggiore, occorre dividere ulteriormente la distanza fra i tratti in parti uguali (interpolazione) es: 36.000 tacche: risoluzione di base di 0.01° = 36‘’ = 175 µrad Un interpolatore a 10 bit (1024 parti) porta ad un risoluzione ultima di 0.036’’ = 0.175 µrad
- 6. caratteristiche degli encoder angolari Metodo di misura Assoluti o incrementali Principio di misura Fotoelettrico o magnetico Disegno meccanico Numero di tratti & accuratezza
- 7. caratteristiche degli encoder angolari Metodo di misura Assoluti o incrementali Principio di misura Fotoelettrico o magnetico
- 8. caratteristiche degli encoder angolari Disegno meccanico Senza cuscinetto integrato con cuscinetto e albero integrato con cuscinetto integrato e albero cavo
- 9. Encoder angolari: modelli e performance ERA 4200 RESR / RGH20 materiale acciaio acciaio Numero di tratti 40 000 86 400 Diametro esterno (mm) 254.93 550 Accuratezza (‘’) ±0.4 ±0.5 RON 905 RON 285 HD200 Numero di tratti 36 000 18 000 36 000 Max velocità (rpm) 100 3000 1000 Accuratezza (‘’) ±0.4 ±5 ±2 Encoder angolari senza cuscinetto Encoder angolari con cuscinetto e albero cavo
- 10. Accuratezza L’accuratezza di misura è dovuta principalmente a ∗ Qualità della graduazione ∗ Qualità della scansione e dell’elettronica ∗ Errore radiale del cuscinetto ∗ Errore di interpolazione fra i tratti ∗ Eccentricità della graduazione rispetto all’asse di rotazione θ=tan-1 (ε/R) R=160 mm ε=3μm ↓ θ=18.7 μrad ≈ 4’’ R=100 mm ε=5μm ↓ θ=50 μrad > 10’’
- 11. 11 Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM: Rotating Encoder Angle Comparator (REAC) ∗ 2 encoder angolari Heidenhain (ERA 4200) 40000 tratti in rotazione continua ∗ 1 testina fissa e 1 solidale con la tavola ∗ Misura della fase → angolo della tavola A ogni giro completo gli errori dell’encoder si cancellano Non ci sono errori d’interpolazione
- 12. 12 Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM: Rotating Encoder Angle Comparator (REAC)
- 13. 13 Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM: Rotating Encoder Angle Comparator (REAC)
- 14. 14 Il nuovo campione d’angolo dell’INRIM: Rotating Encoder Angle Comparator (REAC) risoluzione dell’ordine delle decine di nanoradianti incertezza = 50 nrad = 0.01’’
- 15. 15 Applicazione del nuovo campione REAC per la taratura degli encoder angolari