Disques codeurs optiques

Nos disques codeurs et règles linéaires de haute précision sont conçus pour les systèmes de contrôle de mouvement exigeant une exactitude absolue. La technologie chrome-sur-verre nous permet de produire des motifs dont la netteté des bords est submicronique.
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Le produit en détail

Fabrication des disques codeurs optiques

Les disques codeurs et règles linéaires de Selba sont des composants photolithographiques de précision qui convertissent un mouvement rotatif ou linéaire en signaux électriques de haute exactitude, pour le Contôle de position, la commande et la mesure. Entièrement fabriqués selon les spécifications du client — il n’existe aucun produit catalogue — ils sont disponibles sur substrats verre, film et aluminium, dans des diamètres de 20 à 200 mm, et jusqu’à 290 mm sur demande spéciale.

Les motifs de graduation sont réalisés jusqu’à 50 800 dpi : traits à pas fin, largeur constante, bords nets et exactitude de position micrométrique sur toute la surface du motif. Cette exactitude se traduit directement en résolution et en performance de mesure du système codeur. Le substrat verre apporte la stabilité dimensionnelle et la faible dilatation thermique nécessaires au maintien de la géométrie du motif et du contraste optique sur toute la plage de température de service ; les substrats aluminium et les variantes sur film aluminisé répondent respectivement aux applications contraintes en masse et à celles exigeant une forte réflectivité. Les revêtements chrome et chrome antireflet sont choisis selon les exigences de contraste optique et de rapport signal/bruit de votre tête de lecture.

La fiabilité dans la durée repose sur l’intégration de la structuration photolithographique et de l’usinage du verre sur un même site : le cumul de tolérances entre le motif de graduation et la géométrie mécanique disparaît, et les performances dimensionnelles, optiques et structurelles du disque fini restent stables sur toute la durée de vie du système codeur qu’il équipe.

Contrôle de position

Description du produit

Selba fabrique des disques codeurs et des règles linéaires, incrémentaux ou absolus, sur substrats verre et film : ils constituent l’élément de lecture optique des systèmes de codeurs rotatifs et linéaires. Notre procédé photolithographique garantit une largeur de trait, un pas et une netteté de bord constants, paramètres qui déterminent directement la résolution et la qualité de signal du codeur. Le substrat verre est retenu pour sa stabilité dimensionnelle et sa tenue thermique ; le film constitue une alternative économique. Les motifs de graduation sont développés selon vos spécifications : implantation des pistes, marques d’index et géométrie des ouvertures.
  • Automatisation industrielle & robotique
  • Usinage CNC & fabrication de précision
  • Systèmes aérospatiaux & de défense
  • Dispositifs médicaux & systèmes d'imagerie
Selba's optical encoder disc

SPÉCIFICATIONS PRODUIT

Détails techniques

Chaque dimension. Chaque spécification. Aucun catalogue standard.

Selba conçoit et fabrique disques codeurs et règles linéaires, incrémentaux ou absolus, entièrement selon les spécifications du client : il n’existe pas de produit standard. Motifs de graduation, implantation des pistes, marques d’index et géométrie des ouvertures sont définis en étroite collaboration avec votre bureau d’études, pour correspondre exactement à la résolution, au format de signal et à l’interface mécanique du système codeur visé.
Les disques codeurs sont disponibles sur substrats verre, film et aluminium, dans une plage continue de diamètres de 20 à 200 mm, et jusqu’à 290 mm sur demande spéciale. Le substrat verre est retenu pour les applications exigeant une forte stabilité dimensionnelle et une bonne tenue thermique. Le film offre une alternative économique pour les environnements moins exigeants ; l’aluminium, disponible en feuilles jusqu’à 0,2 mm, répond aux applications où la légèreté et la compacité de l’intégration priment. Des variantes sur film aluminisé sont également proposées pour les applications combinant forte réflectivité et production économique.
Les règles linéaires sont réalisées sur verre et sur film ; l’exactitude de pas et la netteté des bords découlent de notre procédé de photo-traçage laser haute résolution, jusqu’à 50 800 dpi. La fidélité du motif sur toute la longueur de graduation est vérifiée dans le cadre du protocole de contrôle standard.

Substrats disponibles

sodalime / Quartz /
Film / Aluminium

Plage de diamètres

20 à 200 mm
(jusqu’à 290 mm sur demande)

Résolution de traçage

5 µm standard. Down to
2 µm on request

Aluminium Thickness

Verre : jusqu’à 0,1 mm /
Aluminium : jusqu’à 0,2 mm

Base des règles linéaires

Maîtrisée
en interne

Structuration

Chrome (standard & antireflet) /
Émulsion sur film

SPÉCIFICATIONS PRODUIT

Services sur mesure

Du contrôle du fichier au composant fini.

Notre prestation disques codeurs et règles linéaires couvre l’ensemble du flux de production et commence en amont de la fabrication. Chaque commande, prototype unitaire comme lot de série, débute par une revue de fichier structurée menée par nos experts R&D. Le tracé transmis est évalué au regard du substrat, du procédé photolithographique et des contraintes mécaniques prévus, avant tout lancement : l’intention de conception est ainsi préservée jusqu’au composant fini.
Pour le prototypage et la validation de première pièce, photolithographie et usinage du verre sont réunis sur un même site, ce qui permet des délais courts sans dépendance à des sous-traitants. Lorsque le programme évolue vers la petite série ou la production de masse, les mêmes paramètres de procédé, substrats et protocoles de contrôle sont maintenus d’un lot à l’autre, apportant la répétabilité qu’exigent les intégrateurs de systèmes codeurs. La traçabilité est assurée sur toute la chaîne de production, et notre appui d’ingénierie reste disponible à chaque étape : ajustement de la géométrie des pistes, exploration de substrats alternatifs ou montée en volume.

Revue et validation des fichiers par la R&D
Du prototype à la série
Prototypage rapide

SUR MESURE & PRODUCTION DE SÉRIE

Applications industrielles

Détails techniques
Selba produit disques codeurs et règles linéaires sur verre sodalime, quartz, film et aluminium, chaque substrat étant choisi selon les exigences de stabilité dimensionnelle, thermiques et optiques de l’application. Le sodalime (≈ 9 ppm/°C) convient à la majorité des applications industrielles et d’instrumentation ; le quartz (≈ 0,55 ppm/°C) est retenu lorsque la stabilité thermique et la transmission UV sont essentiels. Les motifs de graduation sont définis par photolithographie en chrome standard ou antireflet, ce dernier réduisant les réflexions parasites dans les configurations haute résolution et à faible distance de travail de la tête de lecture. Les diamètres de disque couvrent une plage continue de 20 à 200 mm, jusqu’à 290 mm sur demande spéciale, avec des épaisseurs de substrat descendant à 0,1 mm sur verre et 0,2 mm sur aluminium, le tout défini selon vos spécifications, sans format catalogue.

La précision est maîtrisée à trois niveaux : le positionnement des traits de graduation et l’exactitude du pas sont tenus à des tolérances micrométriques par photo-traçage laser jusqu’à 50 800 dpi; la géométrie extérieure et les éléments de fixation sont usinés selon spécification avec un outillage conçu en interne ; le repérage entre motif et géométrie est maîtrisé de bout en bout sur un même site, ce qui supprime le cumul de tolérances entre structuration et usinage. La qualité de la surface structurée — uniformité du revêtement, netteté des bords, absence de défauts — est vérifiée par contrôle optique avant expédition de chaque disque, de même que la planéité du substrat et l’état des bords usinés : les performances optiques et mécaniques du composant fini répondent ainsi aux exigences du système codeur qu’il équipe.

Applications industrielles
Nos disques codeurs et règles linéaires équipent des applications de contôle de position et de mesure, dans un large éventail d’industries et de plateformes technologiques. En automatisation industrielle et en robotique, ils assurent le contrôle en boucle fermée qui gouverne le positionnement, l’exactitude de la trajectoire et la coordination multi-axes des servomoteurs, convoyeurs, bras articulés et articulations de robots collaboratifs. Dans les centres d’usinage CNC, ils fournissent les données de position angulaire et linéaire qui déterminent l’exactitude de la coupe, la qualité d’état de surface et la répétabilité dimensionnelle d’une série à l’autre. Les disques sur substrat quartz sont appréciés dans l’aérospatiale pour leur stabilité thermique sur des plages de température extrêmes : commandes de vol, positionnement de cardans, pointage d’antennes et détection sur structures déployables.

Les dispositifs médicaux — robotique chirurgicale, systèmes de tomodensitométrie et de radiothérapie, automatisation de laboratoire — requièrent une position précise et constante d’un lot à l’autre que nous garantissons. Dans les équipements de nano-impression et de nanofabrication, où le positionnement des platines se mesure en nanomètres, une erreur de pas de graduation et le bruit de signal du disque codeur se traduisent directement sur la qualité d’écriture des circuits : la qualité du disque est indissociable de la capacité de structuration du système. Les systèmes photoniques, plateformes de déviation de faisceau laser, platines d’alignement de fibres et interféromètres, s’appuient sur un positionnement angulaire inférieur à l’arc-seconde ; la pureté du signal et la qualité du motif y sont aussi déterminantes que l’exactitude de position.

Services sur mesure
Selba est un fabricant de précision entièrement sur-mesure : il n’y a pas de produit standard, et chaque disque codeur, règle linéaire, photomasque, plaque de calibration ou composant en verre quitte l’atelier selon une spécification définie avec le client. Motifs de graduation, implantation des pistes, configuration des marques d’index et formats de substrat sont développés de zéro pour correspondre exactement aux exigences optiques, mécaniques et dimensionnelles de l’application, notre équipe R&D examinant chaque fichier de tracé avant lancement : intégrité de la conception, contraintes de procédé et optimisation de la géométrie pour le substrat et le procédé photolithographique retenus.

Cet engagement d’ingénierie commence dès les premières phases du développement : au stade du prototypage, l’intégration de la photolithographie et de l’usinage du verre permet d’obtenir rapidement une première pièce sans dépendance à des sous-traitants, et de valider les itérations de conception vite et à moindre coût. À mesure que le programme mûrit, les paramètres de procédé, substrats et protocoles de contrôle appliqués au prototypage sont maintenus en petite série puis en volume : les performances obtenues en développement sont pleinement reproductibles à l’échelle.

Sur tout le cycle de vie du programme — revue initiale, première pièce, qualification, fourniture en série — notre équipe d’ingénierie reste joignable en direct : choix du substrat, spécification du revêtement, optimisation de la conception pour le procédé et gestion des indices de tracé. C’est un partenariat de long terme.

Étude de cas

Développement d’un disque codeur en verre de 200 mm pour un système de codeur rotatif haute résolution

« Nos équipes R&D et usinage du verre ont mis au point un procédé d’usinage dédié, intégrant un profil de bord chanfreiné sur tout le pourtour du disque. »
Lire l'étude de cas

FAQ

Questions fréquentes

Qu'est-ce qu'un disque codeur optique ?
Le disque codeur optique est l’élément optique central d’un codeur rotatif : il convertit une rotation mécanique en signal électrique haute résolution. Il se compose d’un substrat de précision — verre, film ou aluminium — portant un motif de graduation réalisé par photolithographie, fait de segments opaques et transparents disposés selon une géométrie définie sur sa circonférence. Monté sur un arbre en rotation, le disque défile devant une tête de lecture optique fixe qui réunit source lumineuse, optique de collimation et photodétecteur. En tournant, le motif module la lumière atteignant le détecteur et génère le signal périodique dont l’électronique du codeur déduit la position angulaire, la vitesse de rotation et le sens de déplacement. C’est au niveau du disque que se fixent les limites fondamentales de résolution, d’exactitude et de qualité de signal : la précision photolithographique de son motif de graduation est donc la variable la plus critique de la performance du système.
Comment fonctionne un codeur rotatif optique ?
Un codeur rotatif optique lit un motif gradué et gravé sur un disque en rotation, lequel produit un signal électrique continu proportionnel à la position angulaire ou à la vitesse. En tournant, le motif — un pattern de segments opaques et transparents réalisé par photolithographie à un pas angulaire donné — défile devant la tête de lecture. Celle-ci projette de la lumière à travers la graduation ou sur celle-ci ; l’alternance des segments module l’intensité reçue par le photodétecteur et engendre un signal électrique périodique, dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de rotation et la période correspond au pas de graduation.

Le codeur incrémental produit un signal répétitif à partir duquel le déplacement angulaire est cumulé par rapport à une position de référence connue, généralement établie par une marque d’index dédiée sur le disque. Le codeur absolu porte plusieurs pistes de graduation concentriques, chacune codant un bit binaire ou en code Gray ; ensemble, elles identifient de façon unique la position angulaire du disque en tout point d’un tour — ou, dans les systèmes absolus multitours, sur plusieurs tours — sans exiger de retour à la référence à la mise sous tension. La résolution du système découle du pas de graduation du disque combiné au facteur d’interpolation électronique appliqué par le processeur de signal de la tête de lecture.

Quels secteurs utilisent des codeurs rotatifs optiques ?
Les codeurs rotatifs optiques sont présents dans presque tous les secteurs impliquant un mouvement rotatif commandé ou mesuré. En automatisation industrielle et en robotique, ils constituent l’élément de retour principal des servomoteurs : ils fournissent les données de position et de vitesse en boucle fermée qui gouvernent le couple moteur, la régulation de vitesse et la coordination multi-axes des équipements de production, convoyeurs et bras robotisés. Les centres d’usinage CNC les emploient sur les broches et les axes rotatifs pour maîtriser la vitesse de coupe, l’indexation angulaire et le contournage coordonné entre axes. En aérospatial, ils interviennent dans l’actionnement des gouvernes, le positionnement des cardans et des antennes, et la détection sur les articulations des structures satellitaires déployables, où stabilité thermique et fiabilité de longue durée sans accès de maintenance sont primordiales.

Les dispositifs médicaux — robots chirurgicaux, statifs de tomodensitomètres, plateformes de radiothérapie, équipements de diagnostic motorisés — dépendent du retour codeur pour l’exactitude de positionnement angulaire qui détermine directement la précision du geste et la sécurité du patient. L’instrumentation scientifique et photonique, montures de télescopes, spectromètres, polarimètres et systèmes de déviation de faisceau laser, y recourt pour le positionnement angulaire inférieur à la seconde d’arc qu’exigent l’alignement optique et la répétabilité de mesure. Dans les équipements de semi-conducteurs et de nanofabrication, ils commandent le mouvement des platines de précision et des systèmes de manutention de wafers, où l’erreur angulaire se traduit directement en incertitude de placement des motifs.

Quels matériaux entrent dans un disque codeur rotatif ?
Le substrat d’un disque codeur rotatif détermine sa stabilité dimensionnelle sous charge thermique et mécanique, sa compatibilité avec le procédé de structuration photolithographique et son intégrité structurelle sur toute la durée de service du codeur. Selba produit ses disques sur quatre familles de substrats, retenues selon les exigences propres à l’application. Le verre sodalime est le substrat standard de la majorité des disques industriels et d’instrumentation : coefficient de dilatation thermique bien maîtrisé, d’environ 9 ppm/°C, bonne planéité de surface et compatibilité totale avec la structuration photolithographique en chrome standard ou antireflet. Il offre l’équilibre entre stabilité dimensionnelle, performance optique et coût que réclame la plupart des applications.

Le quartz, dont le coefficient de dilatation thermique avoisine 0,55 ppm/°C, est retenu pour les disques destinés à la métrologie exigeante, à l’aérospatial, à la photonique et à l’instrumentation scientifique, là où une variation dimensionnelle d’origine thermique introduirait une erreur angulaire systématique en sortie de codeur. Le film constitue une alternative économique lorsque la stabilité dimensionnelle du verre n’est pas requise ; il convient bien aux programmes de prototypage et aux productions sensibles au coût. L’aluminium, disponible en feuilles jusqu’à 0,2 mm, sert les applications où faible inertie de rotation, légèreté et compacité d’intégration priment ; les variantes sur film aluminisé répondent aux systèmes exigeant une surface de graduation très réfléchissante à un coût de production compétitif.

Quel niveau de précision peut-on atteindre avec un disque codeur rotatif optique ?
La précision d’un codeur rotatif est définie par la finesse de la graduation du disque : constance du pas, netteté des bords de traits et exactitude de position de chaque trait par rapport au centre de rotation. Nos disques sont réalisés par photo-traçage laser haute résolution, jusqu’à 50 800 dpi, ce qui permet des motifs à pas fin, à largeur de trait constante, à bords nets et à exactitude de position micrométrique sur toute la circonférence.

Au niveau mécanique, notre atelier d’usinage du verre mesure le diamètre du disque, l’uniformité de l’épaisseur et la concentricité entre le motif de graduation et le centre du disque, réduisant le risque de cumul de tolérances qui peut apparaître quand la structuration et l’usinage sont confiés à des fournisseurs différents. Le choix du substrat joue également un rôle important: le verre sodalime convient aux applications tolérant une variation thermique industrielle standard, tandis que le quartz, résistant aux températures extrême, est utilisé en aérospatiale, en métrologie et en instrumentation scientifique. Pour les applications les plus exigeantes — métrologie angulaire de précision, manutention de wafers, platines rotatives scientifiques haute résolution — l’association du quartz, du chrome antireflet et de notre procédé de structuration au micron permet de réaliser des codeurs rotatifs de très haute-précision.

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