Il nuovo encoder angolare di altissima precisione di Fagor Automation rappresenta un significativo avanzamento nella tecnologia di rilevamento della posizione per applicazioni industriali ad alte prestazioni.
Il suo sviluppo risponde a una limitazione storica dei sistemi ottici convenzionali: la presenza di errori ciclici derivanti dalle imperfezioni del supporto e l’elevata sensibilità alle condizioni di montaggio.
Per superare queste criticità, il dispositivo integra un’innovativa architettura ottica basata sulla formazione dell’immagine per riflessione, in alternativa alla tradizionale proiezione d’ombra. Questo approccio consente di acquisire un segnale molto più pulito e stabile, riducendo drasticamente l’errore ciclico e garantendo una precisione di ±2 secondi d’arco, anche in condizioni dinamiche.
A queste prestazioni si aggiunge un significativo miglioramento in termini di robustezza meccanica e integrazione. L’encoder consente una tolleranza di montaggio (gap) fino a ±1 mm – nettamente superiore agli standard di mercato – e presenta una riduzione del 30% del volume della testa di lettura, facilitandone l’integrazione in spazi ridotti.
Il risultato è una soluzione che non solo incrementa la precisione, ma migliora l’efficienza operativa, riduce i tempi di messa in servizio ed estende il campo di applicazione della ultra-precisione in contesti industriali reali.
La sfida industriale: precisione vs robustezza
In settori come le macchine utensili di alta gamma, la produzione di semiconduttori o la metrologia avanzata, la precisione angolare rappresenta un fattore determinante per la qualità finale del prodotto. Tuttavia, gli encoder ottici convenzionali presentano due limitazioni principali che ne condizionano l’utilizzo.
- Da un lato, l’errore ciclico, o “ripple”, generato da piccole imperfezioni dell’anello di misura, introduce deviazioni periodiche nel segnale di posizione. Queste deviazioni, pur essendo di entità ridotta, hanno un impatto diretto sulla qualità superficiale e sulla stabilità del controllo, soprattutto nelle applicazioni ad alta dinamica.
- Dall’altro lato, questi sistemi richiedono condizioni di montaggio estremamente rigorose. La distanza tra sensore e anello deve essere mantenuta entro tolleranze molto strette, rendendo l’integrazione complessa, aumentando i tempi di installazione e il rischio di malfunzionamenti in condizioni operative reali.
Di conseguenza, molte applicazioni industriali sono costrette ad accettare compromessi:
- introdurre processi aggiuntivi di finitura o correzione,
- aumentare i tempi di regolazione e calibrazione,
- oppure limitare l’utilizzo di soluzioni di altissima precisione in ambienti altamente controllati.
La soluzione tecnologica: un nuovo approccio alla rilevazione ottica
Il nuovo encoder di Fagor Automation affronta queste limitazioni attraverso un cambiamento fondamentale nel principio di rilevazione ottica.
Invece di basarsi sulla proiezione di un’ombra sul sensore — altamente sensibile alle imperfezioni del supporto — il sistema utilizza un’architettura di formazione dell’immagine per riflessione.
Questo principio consente di generare un’immagine reale del pattern dell’anello, acquisendo l’informazione in modo molto più fedele e robusto.
Grazie a questo approccio:
- le irregolarità superficiali del supporto hanno un impatto significativamente ridotto sul segnale,
- il rumore ottico viene notevolmente attenuato,
- si ottiene un segnale altamente stabile, adatto a processi di interpolazione ad alta precisione.
Il design ottico si basa su componenti sviluppati specificamente per questa applicazione, oltre che su una configurazione ottimizzata per massimizzare il contrasto e la qualità del segnale acquisito.
L’architettura è completata da un’elettronica integrata ad alta capacità di elaborazione, basata su FPGA, che consente il trattamento del segnale in tempo reale e la compensazione attiva di eventuali perturbazioni. Questa combinazione di ottica ed elettronica permette di trasferire nel contesto industriale livelli di qualità del segnale tipici di ambienti di laboratorio.
Risultati tecnici e validazione
I risultati ottenuti durante la fase di validazione confermano l’impatto di questa nuova architettura sulle prestazioni del sistema.
Uno dei progressi più rilevanti è la riduzione dell’errore ciclico. Rispetto ai valori tipici di ±1,3” dei sistemi convenzionali, il nuovo encoder raggiunge livelli inferiori a ±0,4”, rappresentando un miglioramento sostanziale della qualità del segnale.
La precisione angolare si attesta a ±2 secondi d’arco, garantendo un comportamento stabile anche in condizioni dinamiche. Questo si traduce direttamente in una maggiore fluidità del movimento e in una riduzione delle deviazioni di posizionamento.
Dal punto di vista dell’integrazione meccanica, il dispositivo offre una tolleranza di montaggio (gap) fino a ±1 mm, nettamente superiore ai valori standard di mercato. Questa caratteristica consente di mantenere elevate prestazioni anche in presenza di disallineamenti, vibrazioni o variazioni termiche, riducendo significativamente la necessità di regolazioni fini durante l’installazione.
Inoltre, la riduzione del 30% delle dimensioni della testa di lettura facilita l’integrazione in sistemi compatti, ampliando il campo di applicazione.
I test effettuati in configurazioni reali, come tavole rotanti di alta precisione, hanno evidenziato miglioramenti sia nella stabilità termica sia nella facilità di messa in servizio, con una riduzione fino al 40% dei tempi di installazione rispetto alle soluzioni tradizionali.
Impatto sulle applicazioni industriali
L’impatto di questo encoder è particolarmente evidente nelle applicazioni in cui la precisione del movimento è determinante per la qualità del prodotto finale.
- Nel settore delle macchine utensili, il miglioramento della qualità del segnale di posizione consente di ridurre le marcature superficiali generate durante la lavorazione. Questo si traduce in finiture di qualità superiore e, in molti casi, nell’eliminazione di processi successivi di lucidatura o rettifica, con conseguente risparmio di tempo e costi.
- Nella robotica avanzata e nei sistemi compatti, la combinazione di dimensioni ridotte e maggiore tolleranza di montaggio facilita l’integrazione in articolazioni e assi dove prima non era possibile utilizzare encoder di altissima precisione.
- Nelle applicazioni di metrologia e semiconduttori, la stabilità del segnale contribuisce a migliorare la ripetibilità e l’affidabilità dei processi, aspetti fondamentali in contesti con tolleranze estremamente stringenti.
Nel complesso, il dispositivo consente di estendere l’utilizzo della ultra-precisione a un’ampia gamma di applicazioni industriali, eliminando le barriere tradizionali legate alla complessità di integrazione.
Rilevanza nel mercato e nell’industria europea
Questo sviluppo risponde a una chiara tendenza nel settore dell’automazione: la necessità di combinare livelli di precisione sempre più elevati con soluzioni robuste e facilmente integrabili.
In questo contesto, l’encoder introduce tre elementi distintivi:
- In primo luogo, facilita l’accesso alla ultra-precisione in contesti industriali reali, riducendo la complessità di installazione e manutenzione.
- In secondo luogo, contribuisce a migliorare l’efficienza dei processi produttivi, riducendo rilavorazioni, tempi di regolazione e sprechi di materiale.
- Infine, offre un’alternativa tecnologica di alto livello sviluppata in Europa, in un mercato tradizionalmente concentrato su pochi fornitori, rafforzando l’autonomia industriale nei settori strategici.
Conclusioni
Il nuovo encoder angolare di altissima precisione di Fagor Automation rappresenta un passo avanti significativo nell’evoluzione dei sistemi di rilevamento della posizione.
Il suo contributo principale non risiede soltanto nell’incremento delle prestazioni, ma nella capacità di rendere la ultra-precisione realmente utilizzabile in contesti industriali. Eliminando l’impatto dell’errore ciclico e aumentando la tolleranza meccanica, il dispositivo supera una delle principali limitazioni dei sistemi ottici tradizionali.
Di conseguenza, consente di migliorare la qualità dei processi, ridurre i costi operativi ed estendere l’impiego della ultra-precisione nell’automazione avanzata.
Questo encoder si configura quindi come un componente chiave per la nuova generazione di sistemi industriali, in cui precisione, efficienza e robustezza devono coesistere per rispondere alle sfide di una produzione sempre più esigente.