Reticulado circular del motor de par directo

Los codificadores circulares (de ángulo*) pueden ser utilizados en una amplia variedad de máquinas y equipos. Un codificador rotativo consta de una cabeza lectora para la medición de posición y una escala precisa grabada en la superficie cilíndrica o de disco del codificador rotativo. La cabeza lectora mide la posición detectando ópticamente marcas de escala espaciadas regularmente y transmite esta información como una señal analógica o digital. Posteriormente, la señal se convierte en una lectura de posición a través de una pantalla digital (DRO) o un controlador de movimiento.

Muchos sistemas de automatización modernos requieren un movimiento rotatorio preciso, como las prensas de grabado directo en placas (CTP) rotativas, los ejes A, B y C de las máquinas herramienta, las máquinas de montaje superficial, los sistemas de medición de formas, el equipo de manipulación y inspección de waferes, y los goniómetros. Distintas aplicaciones requieren combinaciones diferentes de rendimiento y características del codificador para optimizar su funcionalidad: algunas requieren precisión, mientras que otras necesitan repetitividad, alta resolución o un error cíclico bajo para el control del lazo de velocidad. Elegir un codificador que ofrezca el mejor equilibrio entre especificaciones técnicas y funcionalidad es un desafío, y pocos codificadores cumplen con todos los requisitos.

El control de movimiento preciso depende de la precisión y la respuesta dinámica del sistema. La medición precisa de la posición es importante, pero el sistema no funcionará correctamente sin un control preciso de la posición. Los motores de accionamiento directo rotativos, o motores de par, ofrecen un alto par y un control servo preciso en un rango angular muy pequeño. Dado que la carga está acoplada directamente al motor de accionamiento, no es necesario instalar componentes de transmisión que puedan causar holgura, histéresis, errores de engranaje o elongación de correas, lo que resulta en una excelente respuesta dinámica. Aunque la construcción sin marco de los motores de par de gran diámetro no tiene un acoplamiento obvio disponible para montar el codificador de eje, el codificador anular proporciona una solución simple. Además, el codificador rotativo puede acoplarse rígidamente al motor de accionamiento como una carga, eliminando huecos innecesarios en el sistema. En cualquier sistema de medición o control, es deseable tener el codificador lo más cerca posible del motor de accionamiento, lo que ayuda a minimizar las posibles resonancias del eje que afectan al rendimiento del servo, especialmente a medida que aumenta la banda ancha del servo.

Los codificadores rotativos son una excelente solución para proporcionar un retroalimentación precisa de la posición angular. Al igual que al seleccionar un motor, elegir el codificador rotativo adecuado requiere comprender los factores que afectan la precisión del codificador y tener un buen conocimiento de cómo superar las deficiencias de rendimiento basadas en las especificaciones reales. Al elegir un codificador rotativo, es sabio considerar una gama de parámetros, como la tasa de datos, el tamaño del sistema, la complejidad y el costo, además de la precisión y la resolución. Hoy en día, los gratings lineales pueden medir con una precisión y resolución de decenas de nanómetros, mientras que los gratings rotativos pueden medir dentro de un segundo de arco. Un segundo de arco es un ángulo muy pequeño:
•Se puede expresar como el ángulo correspondiente a la longitud de arco de 1 μm a un radio de 206,25 mm.
•Se puede expresar como el ángulo entre la distancia de 30 m en la superficie y el centro de la Tierra.
• Se resuelve a una tasa de datos de 1,3 MHz a 1 rpm.

Es útil considerar la precisión, la resolución y la repetibilidad al determinar el rendimiento de medición requerido:
Para aplicaciones con requisitos de reproducibilidad altos (por ejemplo, dispositivos de recogida), es más importante que el sistema se detenga repetidamente en la misma posición de conteo del retículo que la precisión de los ángulos individuales de la mesa.
Para un movimiento suave continuo, la resolución y precisión del codificador seleccionado no deben permitir que ocurran errores de jitter dentro de la banda ancha del servo de control.
Para dispositivos de movimiento lento, como telescopios astronómicos, las mediciones de ángulo precisas son más importantes que la tasa máxima de datos del sistema.
Para sistemas de alta velocidad, puede ser necesario hacer un compromiso entre velocidad y precisión de posicionamiento: los retículos de píxeles gruesos (menos pulsos) son adecuados para tasas de datos altas, pero los retículos de píxeles finos (más pulsos) generalmente tienen errores de subdivisión más bajos.